FI123960B - Process for the production of lipid - Google Patents
Process for the production of lipid Download PDFInfo
- Publication number
- FI123960B FI123960B FI20075810A FI20075810A FI123960B FI 123960 B FI123960 B FI 123960B FI 20075810 A FI20075810 A FI 20075810A FI 20075810 A FI20075810 A FI 20075810A FI 123960 B FI123960 B FI 123960B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- lipid
- precipitate
- starting material
- acid
- filtrate
- Prior art date
Links
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 title claims description 154
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 96
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 47
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 104
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 100
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 69
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 65
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 60
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 58
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 56
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 56
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims description 55
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 50
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims description 39
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims description 28
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 24
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 22
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 21
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 21
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 19
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 19
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 14
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 14
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 13
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims description 11
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 claims description 11
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 claims description 11
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 claims description 9
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 claims description 9
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 9
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 claims description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 6
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 6
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 6
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 6
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 claims description 5
- 102000004146 ATP citrate synthases Human genes 0.000 claims description 4
- 108090000662 ATP citrate synthases Proteins 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 3
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims description 2
- 101710121765 Endo-1,4-beta-xylanase Proteins 0.000 claims description 2
- 108010059820 Polygalacturonase Proteins 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims description 2
- 108010093305 exopolygalacturonase Proteins 0.000 claims description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 241000219492 Quercus Species 0.000 claims 2
- 230000000888 organogenic effect Effects 0.000 claims 2
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 35
- -1 hexose sugars Chemical class 0.000 description 34
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 26
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 239000002585 base Substances 0.000 description 22
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 19
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 15
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 13
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 13
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 13
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 12
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 12
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 12
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 12
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 11
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 9
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 9
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 9
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 9
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 8
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 8
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 7
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 7
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 7
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 7
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 6
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 6
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 6
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 6
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 6
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 5
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 5
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 5
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 5
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 description 5
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 5
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 5
- 241000223252 Rhodotorula Species 0.000 description 4
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 4
- 239000012223 aqueous fraction Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001149691 Lipomyces starkeyi Species 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000235015 Yarrowia lipolytica Species 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 3
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 2
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001527609 Cryptococcus Species 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- 241000580885 Cutaneotrichosporon curvatus Species 0.000 description 2
- 229930186217 Glycolipid Natural products 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000221523 Rhodotorula toruloides Species 0.000 description 2
- 229930182558 Sterol Natural products 0.000 description 2
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 2
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 239000007979 citrate buffer Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 235000021588 free fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 2
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 235000003702 sterols Nutrition 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- XDIYNQZUNSSENW-NUVHGKSTSA-N (2r,3s,4s,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;(2r,3s,4r,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O XDIYNQZUNSSENW-NUVHGKSTSA-N 0.000 description 1
- FYGDTMLNYKFZSV-URKRLVJHSA-N (2s,3r,4s,5s,6r)-2-[(2r,4r,5r,6s)-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-[(2r,4r,5r,6s)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC1[C@@H](CO)O[C@@H](OC2[C@H](O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O FYGDTMLNYKFZSV-URKRLVJHSA-N 0.000 description 1
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000073 Achillea millefolium Species 0.000 description 1
- 235000007754 Achillea millefolium Nutrition 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 235000021537 Beetroot Nutrition 0.000 description 1
- 229920002498 Beta-glucan Polymers 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010036824 Citrate (pro-3S)-lyase Proteins 0.000 description 1
- 241000199913 Crypthecodinium Species 0.000 description 1
- 241000223233 Cutaneotrichosporon cutaneum Species 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N D-ribofuranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H]1O HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001202 Inulin Polymers 0.000 description 1
- 235000014663 Kluyveromyces fragilis Nutrition 0.000 description 1
- 240000007472 Leucaena leucocephala Species 0.000 description 1
- 235000010643 Leucaena leucocephala Nutrition 0.000 description 1
- 241001149698 Lipomyces Species 0.000 description 1
- 241001489207 Lipomyces lipofer Species 0.000 description 1
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N Metaphosphoric acid Chemical compound OP(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000235575 Mortierella Species 0.000 description 1
- 241000235395 Mucor Species 0.000 description 1
- 241001443590 Naganishia albida Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 241000192497 Oscillatoria Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 229930186185 Polyprenol Natural products 0.000 description 1
- 229920001731 Polyprenol Polymers 0.000 description 1
- 241000316848 Rhodococcus <scale insect> Species 0.000 description 1
- 241001149408 Rhodotorula graminis Species 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N Ribose Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N 0.000 description 1
- 244000253911 Saccharomyces fragilis Species 0.000 description 1
- 235000018368 Saccharomyces fragilis Nutrition 0.000 description 1
- 241000233671 Schizochytrium Species 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001634922 Tausonia pullulans Species 0.000 description 1
- 241001491678 Ulkenia Species 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N [C].[N] Chemical compound [C].[N] CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N alpha-D-Furanose-Ribose Natural products OCC1OC(O)C(O)C1O HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000004464 cereal grain Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000012272 crop production Methods 0.000 description 1
- 238000012136 culture method Methods 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 125000002350 geranyl group Chemical group [H]C([*])([H])/C([H])=C(C([H])([H])[H])/C([H])([H])C([H])([H])C([H])=C(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000009569 heterotrophic growth Effects 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002198 insoluble material Substances 0.000 description 1
- JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N inulin Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)OC[C@]1(OC[C@]2(OC[C@]3(OC[C@]4(OC[C@]5(OC[C@]6(OC[C@]7(OC[C@]8(OC[C@]9(OC[C@]%10(OC[C@]%11(OC[C@]%12(OC[C@]%13(OC[C@]%14(OC[C@]%15(OC[C@]%16(OC[C@]%17(OC[C@]%18(OC[C@]%19(OC[C@]%20(OC[C@]%21(OC[C@]%22(OC[C@]%23(OC[C@]%24(OC[C@]%25(OC[C@]%26(OC[C@]%27(OC[C@]%28(OC[C@]%29(OC[C@]%30(OC[C@]%31(OC[C@]%32(OC[C@]%33(OC[C@]%34(OC[C@]%35(OC[C@]%36(O[C@@H]%37[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O%37)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%36)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%35)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%34)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%33)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%32)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%31)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%30)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%29)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%28)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%27)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%26)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%25)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%24)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%23)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%22)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%21)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%20)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%19)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%18)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%17)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%16)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%15)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%14)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%13)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%12)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%11)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%10)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O9)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O8)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O7)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O6)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O5)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O4)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O3)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N 0.000 description 1
- 229940029339 inulin Drugs 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 229940031154 kluyveromyces marxianus Drugs 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- CSJDCSCTVDEHRN-UHFFFAOYSA-N methane;molecular oxygen Chemical compound C.O=O CSJDCSCTVDEHRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 150000003096 polyprenols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- ASUAYTHWZCLXAN-UHFFFAOYSA-N prenol Chemical compound CC(C)=CCO ASUAYTHWZCLXAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 150000003408 sphingolipids Chemical class 0.000 description 1
- 150000003432 sterols Chemical class 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 1
- DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N tristearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 150000003722 vitamin derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 1
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 description 1
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/02—Monosaccharides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Description
Menetelmä lipidin tuottamiseksi 5 Keksintö koskee menetelmää lipidin tai lipidiseoksen tuottamiseksi eloperäisistä raaka-aineista patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaisesti. Keksintö koskee myös menetelmällä tuotetun seoksen käyttöä lipidin tai lipidiseoksen tuottamiseen patenttivaatimuksen 17 mukaisesti ja menetelmällä tuotetun lipidin tai lipidiseoksen käyttöä biopolttoaineena patenttivaatimuksen 18 mukaisesti.The invention relates to a process for the production of a lipid or lipid blend from organic raw materials according to the preamble of claim 1. The invention also relates to the use of the process-produced blend for producing a lipid or lipid blend according to claim 17 and the use of the process-produced lipid or lipid blend as a biofuel according to claim 18.
1010
TaustaBackground
Fossiilisista raaka-aineista valmistettujen liikennepolttoaineiden käyttö on tunnetusti erit-15 täin suurimittakaavaista j a kulutus j atkuvasti kasvavaa. Siten fossiilisten energialähteiden riittävyys, ympäristövaikutukset ja kestävän kehityksen näkökulma ovat aiheellisesti nousseet keskeisiksi globaalisiksi haasteiksi. Tässä viitekehyksessä uusiutuvat vaihtoehtoiset liikennepolttoaineiden raaka-aineet ovat nousseet kasvavan kiinnostuksen kohteeksi.The use of transport fuels made from fossil raw materials is known to be very large-scale and consumption is constantly increasing. Thus, the adequacy of fossil fuels, their environmental impact and the perspective of sustainable development have rightly become major global challenges. Within this framework, renewable alternative fuels for transport fuels have gained increasing interest.
20 Eräs askel kohti uusiutuviin luonnonvaroihin perustuvaa polttoainetuotantoa on pyrkiä korvaamaan eloperäisillä materiaaleilla edes osittain fossiilisia raaka-aineita. Tässäkin lähestymistavassa on nähtävissä varsin vaikeasti ratkaistavia ongelmia. Suhteutettuna nykyiseen fossiilisten raaka-aineiden kulutukseen, tarvittavan eloperäisen raaka-aineen määrä on erittäin suuri, mikäli sillä halutaan korvata edes osa fossiilisista raaka-aineista. Useissa co o 25 yhteyksissä on jo voitu havaita, että yksipuolinen j a laajamittainen eloperäisen luonnonva- ό ran käyttö tai viljelyalan valtaaminen tähän tarkoitukseen voi aiheuttaa luonnon monimuo- toisuudelle ja elintarvikkeiden alkutuotannon tasapainolle vaikeasti ratkaistavia seurauksia, x Teknologisena haasteena on myös eloperäisen materiaalin muuttaminen muotoon, jossa CL.One step towards renewable fuel production is to try to replace organic materials, even partially, with fossil raw materials. Again, this approach presents problems that are quite difficult to solve. Relative to current consumption of fossil raw materials, the amount of organic raw material needed is extremely high if it is to replace even some of the fossil raw materials. It has already been found in several co o 25 contexts that unilateral and large-scale use of organic wildlife or the occupation of cultivated land for this purpose can have difficult consequences for biodiversity and the balance of primary food production, x The technological challenge is also to CL.
sitä voidaan käyttää energiatehokkaasti liikennepolttoaineiden tuotantoon.it can be used in an energy efficient way to produce transport fuels.
5 30 m o Erityisen otollinen raaka-ainelähde liikennepolttoaineisiin olisi eloperäinen rasva, erityises-5 30 m o A particularly good source of raw materials for transport fuels would be organic fat,
CMCM
ti triasyyliglyseroli, koska sen energiasisältö on huomattavasti esimerkiksi vastaavien hiilihydraattien tai alkoholien energiasisältöä korkeampi. Lisäksi se on tunnetuin ja suhteellisen tehokkain kemiallisin prosessein muutettavissa liikenne-polttoaineen komponentiksi, 2 kuten dieselpolttoaineeksi, biodieseliksi. Rajoittavana tekijänä on kuitenkin luonnon rasva-raaka-ainevarantojen vähäisyys. Nykyisiin luonnon rasvaresursseihin perustuen ei ole toteutettavissa kuin korkeintaan marginaalista teollista biopolttoainetuotantoa. Rasvavaranto-jen kasvattaminen edellyttää siten varsin merkittävää lisäystä rasvakasvien peltoviljelyssä.ti triacylglycerol because its energy content is significantly higher than the corresponding carbohydrates or alcohols, for example. In addition, it is known and can be converted into a transport fuel component 2, such as diesel, biodiesel, by chemical processes. However, the limiting factor is the scarcity of natural fats and raw materials. Based on current natural fat resources, no more than marginal industrial biofuel production is feasible. Thus, increasing the fat reserves requires a considerable increase in the field of fat crops.
5 Tämän kaltainen suuri peltoviljelyn tuotantosuunnan muutos rasvakasvien suuntaan vaikuttaa puolestaan varsin vahvasti elintarviketalouden tasapainoon globaaleilla markkinoilla. Tämä, vielä spekulatiivisella asteella oleva tarve, ilmenee jo tällä hetkellä voimakkaana elintarvike- ja rehuraaka-aineiden hintojen kohoamisena.5 Such a major change in the direction of arable crop production towards fat crops, on the other hand, has a considerable impact on the balance of the food economy on the global market. This need, which is still at a speculative level, is already reflected in the sharp rise in food and feed commodity prices.
10 Luonnostaan uusiutuvien eloperäisten massojen kokonaismäärä on varsin suuri, hiili-määränä mitattuna merkittävästi suurempi kuin fossiilisen hiilen vuosittainen käyttö liikennepolttoaineena. Pääosa näistä uusiutuvista massoista, noin 60 %, koostuu kuitenkin yhdisteistä, jotka ovat vielä runsaasti happea sisältäviä ja joiden polttoarvo on siten melko alhainen.10 The total mass of naturally renewable organic masses is quite large, in terms of carbon content, significantly higher than the annual use of fossil coal as a transport fuel. However, most of these renewable pulps, about 60%, consist of compounds that are still rich in oxygen and thus have a relatively low calorific value.
1515
Aikaisemmin tunnetun tekniikan perusteella on tiedossa, että hiilihydraattien suhteellisen alhaisen energiapitoisuuden hyödyntäminen korkeaenergisemmiksi, pelkistyneempää hiili-vetyketjua sisältäviksi yhdisteiksi on jo teoriassa ja etenkin tunnettuina kemiallisina sovellutuksina, kuten kaasutustekniikkana, erittäin energiaintensiivinen prosessi (R. Agrawal, 20 N. R. Singh, F. H. Ribeiro and W. N. Delgass 2007. "Sustainable fuel for the transportation sector", PNAS 104: 4828-4833ja WO 2006/117317), jossa kokonaishyöty suhde syötön ja saannon välille jää alhaiseksi. Vastaava perusongelma liittyy myös tunnetun tekniikan mukaisiin bioteknisiin prosesseihin, joilla hiilihydraattien sisältämiä heksoosisokereita muutetaan kor- kea-energisemmiksi yhdisteiksi. Esimerkkinä tästä on alkoholien, etenkin etanolin tuotto, co o 25 jota on kuvattu mm. julkaisuissa US 2002/0185447 , US 5637502 ja WO 03/038067.It is known in the prior art that utilizing the relatively low energy content of carbohydrates as higher energy, reduced carbon-hydrogen chain compounds is already theoretically and especially known for chemical applications such as gasification technology, the highly energy intensive process (R. Agraw W, 2007. "Sustainable Fuel for the Transportation Sector", PNAS 104: 4828-4833and WO 2006/117317) where the overall benefit-to-feed ratio remains low. A similar basic problem also relates to prior art biotechnological processes for converting carbohydrate-containing hexose sugars into higher-energy compounds. An example of this is the production of alcohols, especially ethanol, co 25 which is described e.g. US 2002/0185447, US 5637502 and WO 03/038067.
CvJCVJ
ό ^ Uusien teknologisten ratkaisujen tarve on edellä kuvatun perusteella suuri, etenkin sellais- co x ten ratkaisujen, joilla maapallon uusiutuvaa eloperäistä hiilihydraattivarantoa olisi mahdol-ό ^ The need for new technological solutions, as described above, is great, especially for those solutions that could provide the planet with a renewable organic carbohydrate supply.
CCCC
lista muuntaa korkeamman energiasisällön omaaviksi yhdisteiksi. Erityisen tärkeätä olisi o 5 30 ratkaista, miten hiilihydraatteja voitaisiin muuttaa korkeamman energiasisällön omaaviksithe list converts to higher energy compounds. It would be particularly important to determine how carbohydrates could be converted to higher energy content.
iDiD
o yhdisteiksi, kuten rasvoiksi, jotka olisivat paremmin sovellettavissa liikennepolttoainekäyt- 00 töön tai tämän käytön raaka-aineeksi.o compounds, such as fats, which would be more applicable to the use of or as a raw material for transport fuel.
33
Yhteenveto 5 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda uusi ratkaisu ongelmaan, miten eloperäistä biomateriaalia olisi mahdollista muuntaa korkeamman energiasisällön omaaviksi yhdisteiksi.SUMMARY 5 It is an object of the present invention to provide a novel solution to the problem of converting organic biomaterials into higher energy content compounds.
Erityisesti esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda ratkaisu ongelmaan, miten muut-10 taa eloperäisestä biomateriaalista saatavat hiilihydraattikomponentit biodieseltuotantoon soveltuvaksi lipidiksi.In particular, it is an object of the present invention to provide a solution to the problem of converting carbohydrate components from organic biomaterial into a lipid suitable for biodiesel production.
Täsmällisemmin sanottuna esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosissa.More specifically, the method of the present invention is characterized by what is set forth in the characterizing parts of claim 1.
1515
Keksinnön mukaiselle käytölle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 17 ja 18.The use according to the invention, in turn, is characterized by what is claimed in claims 17 and 18.
Esillä oleva keksintö perustuu havaintoon, että käsiteltäessä biomassaa eri tavoin selluloo- 20 sa- ja hemiselluloosajakeiden talteenottamiseksi, kyseisiin jakeisiin ilmestyi mikro- organismikasvustoa sitä nopeammin, mitä pidemmälle selluloosa-ja hemiselluloosajakeet olivat pilkkoutuneet. Yllättäen kävi ilmi, että edellä kuvatuissa hiilihydraattijakeissa kasvoi myös mikro-organismeja, joilla oli ATP-sitraattilyaasientsyymi (EC 2.3.3.8, aikaisemmin EC 4.1.3.8), jonka avulla organismit keräsivät soluihinsa lipidiä, erityisesti triasyyliglyse-co o 25 rolia. Näiden havaintojen pohjalta syntyi keksintö käsitellä biomateriaalia siten, että sen ö sisältämä selluloosa ja hemiselluloosa erottuvat muusta biomateriaalista ja hydrolysoituvat -r- siten, että hydrolyysituotteet soveltuvat lipidiä keräävien mikro-organismien kasvattami- co x seen ja lipidintuottoon j a käyttää näin muodostunutta lipidiä biodieselin valmistuksen raa-The present invention is based on the finding that when biomass is treated differently to recover cellulosic and hemicellulose fractions, the more highly the cellulose and hemicellulose fractions were cleaved, the faster these microorganisms grew on those fractions. Surprisingly, the carbohydrate fractions described above also showed growth of microorganisms having the ATP citrate lyase enzyme (EC 2.3.3.8, formerly EC 4.1.3.8), which allowed the organisms to accumulate lipid, especially triacylglycose, in their cells. Based on these findings, an invention was made to treat the biomaterial so that the cellulose and hemicellulose it contains are separated from the rest of the biomaterial and hydrolyzed, so that the hydrolysis products are suitable for growth of lipid-collecting microorganisms and lipid production and use the lipid
CLCL
ka-aineena.as the raw material.
o ra 30o ra 30
LOLO
o Eri lähteistä peräisin olevasta eloperäisestä raaka-aineesta voidaan keksinnön kuvauksen ^ mukaisesti tuottaa lipidiä syntetisoivien mikro-organismien hyödynnettäviksi soveltuvia hiilihydraatteja, ja/tai voidaan tuottaa hiilihydraattijakeita, joista voidaan tuottaa lipidiä mikro-organismien avulla. Tällaisia hiilihydraatteja saadaan esillä olevan keksinnön 4 mukaisesti tuotettua etenkin sellaisista biomateriaaleista, jotka sisältävät hemiselluloosaa, selluloosaa, tärkkelystä tai ei-tärkkelyspolysakkarideja. Mikro-organismien hyödynnettäviksi soveltuvia hiilihydraatteja ovat erityisesti mono-ja oligosakkaridit, jotka käsittävät sekä heksoosi-, että pentoosisokereita. Hiilihydraatit voivat olla myös polymeerisissä muo-5 doissa, jos lipidiä tuottava mikro-organismi on valittu siten, että se kykenee käyttämään hiilihy draattipoly meerej ä.According to the description of the invention, the organic raw material from various sources can be used to produce carbohydrates suitable for use by lipid synthesizing microorganisms, and / or carbohydrate fractions can be produced from which lipids can be produced by microorganisms. Such carbohydrates are obtained in accordance with the present invention 4, in particular from biomaterials containing hemicellulose, cellulose, starch or non-starch polysaccharides. Suitable carbohydrates for use by microorganisms include, in particular, mono- and oligosaccharides which comprise both hexose and pentose sugars. Carbohydrates may also be present in polymeric forms if the lipid producing microorganism is selected to be capable of using carbohydrate drape polymers.
Puuaines eri muodoissaan käsittää uusiutuvan biomassan suurimman varannon. Puun käyttö, erityisesti sen mekaaninen, termomekaaninen käsittely tai muu puusta tapahtuva 10 mekaanisen massan valmistus tai tuotto, on laajamittakaavaista ja prosessina runsaasti hiilihy draattipitoista sivuvirtaa tuottavaa. Näille puunjalostusteollisuuden sivujakeille on löydetty vain vähäistä taloudellista lisäarvoa ja useissa yhteyksissä ne aiheuttavat kustannuksia, koska niiden aikaansaama ympäristökuormitus pitää eliminoida. Teknologisena haasteena tämän kaltaiset sivuvirrat ovat erityisen ongelmallisia. Sivuvirrat ovat tilavuudeltaan 15 suuria, mutta niiden hiilihydraattipitoisuus on tyypillisesti alhainen. Laimeina vesipohjaisina hiilihydraattiliuoksina ne soveltuvat heikosti prosesseihin, jotka tähtäävät liuoksessa olevien hiilihydraattien hyödyntämiseen kemiallisin keinoin.Wood material in its various forms comprises the largest stock of renewable biomass. The use of wood, in particular its mechanical, thermomechanical treatment or other production or production of mechanical pulp from wood, is large-scale and generates a high amount of carbonaceous by-products in the process. These by-products of the wood processing industry have been found to have only limited economic added value and, in many cases, are costly in terms of eliminating the environmental burden they generate. As a technological challenge, such side-streams are particularly problematic. The side streams are large in volume but typically have low carbohydrate content. As dilute aqueous carbohydrate solutions, they are poorly suited to processes for the chemical utilization of carbohydrates in solution.
Niinpä esillä olevan keksinnön tarkoituksena on myös tuoda ratkaisu ongelmaan, miten 20 voidaan käyttää hyväksi suurimittakaavaiset teolliset biomateriaalia sisältävät sivuvirrat, jotka nykyisellään edellyttävät kustannuksia vaativia puhdistustoimenpiteitä tai jäävät nykyisin prosessein kokonaan hyödyntämättä, mutta joissa kuitenkin on potentiaalia energianlähteenä.Thus, it is also an object of the present invention to provide a solution to the problem of exploiting large-scale industrial biomaterial side streams that currently require costly cleaning operations or are not fully exploited by current processes but still have potential as an energy source.
co o 25 Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä käsitellään eloperäistä lähtöainetta, ö joka sisältää selluloosaa, hemiselluloosaa, näitä molempia, näiden seosta tai näiden pilk- ^ koutumistuotteita tai valinnaisesti näihin materiaaleihin kytkeytynyttä tärkkelystä tai ei- x tärkkelyshiilihydraattia. Lähtöaine voi olla esikäsitelty mekaanisesti, termomekaanisesti,The process of the present invention relates to an organic starting material containing cellulose, hemicellulose, both, a mixture thereof, or cleavage products thereof, or starch optionally bound to these materials, or non-x starch carbohydrate. The starting material may be pre-treated mechanically, thermomechanically,
CLCL
fysikaalisesti, kemiallisesti, biologisesti tai näiden käsittelyjen yhdistelmillä tai se voi sora 30 veltua käytettäväksi sellaisenaan. Sen sisältäessä hiilihydraatteja polymeerisessä muodos- o sa, sitä edullisesti käsitellään vedellä tai hapon tai emäksen vesiliuoksella tai näiden yhdis-physically, chemically, biologically, or a combination of these treatments, or it may gravel for use as such. As it contains carbohydrates in its polymeric form, it is preferably treated with water or an aqueous solution of an acid or a base or a combination thereof
C\JC \ J
telmillä. Näiden esillä olevan kuvauksen mukaisten alkukäsittelyjen jälkeen seos jaetaan suodokseen ja kiintoainekseen eli sakkaan (kuvio 1) ja suodos tai kummatkin jakeet ote- 5 taan talteen. Lähtöaineen vedellä tai hapon ja emäksen vesiliuoksella tai näiden yhdistelmillä tapahtuva käsittely on edullista uusia ja yhdistää suodoksia keskenään sakan erotuksen jälkeen. Emästä sisältävässä käsittelyssä saatava suodos, joko sellaisenaan tai edellä kuvatun kierrätyksen jälkeen, on edullista johtaa seokseen, jossa suoritetaan lähtöai-5 neen happokäsittely liukoisen monosakkaridin määrän kasvattamiseksi. Mitä tahansa näissä käsittelyissä syntyvää suodosta, tai lähtöainetta sellaisenaan, tai lähtöaineen ja suodok-sen tai suodosten yhdistelmiä käytetään mahdollisten esikäsittelyjen, kuten neutraloinnein, värinpoiston ja suodatuksen jälkeen yksisolulipidin tuottamiseen. Suodoksia voidaan myös yhdistellä, laimentaa tai väkevöidä sopivan monosakkaridipitoisuuden ja koostumuksen 10 saavuttamiseksi yksisolulipidiä tuottaville mikro-organismeille.art. After these initial treatments according to the present disclosure, the mixture is divided into a filtrate and a solid, i.e. a precipitate (Figure 1), and the filtrate or both fractions are recovered. It is advantageous to treat the starting material with water or aqueous acid and base solution, or combinations thereof, and to combine the filtrates after separation of the precipitate. The filtrate obtained in the base-containing treatment, either as such or after recycling as described above, is preferably introduced into a mixture which is subjected to an acid treatment of the starting material to increase the amount of soluble monosaccharide. Any filtrate, or starting material as such, or combinations of starting material and filtrate or filtrates generated in these treatments is used after any pretreatment, such as neutralization, decolorization and filtration, to produce a single cell lipid. The filtrates may also be combined, diluted, or concentrated to obtain a suitable monosaccharide concentration and composition for single cell lipid producing microorganisms.
Kustakin lähtöaineen käsittelyvaihtoehdosta syntyy koostumukseltaan vaihteleva sakka riippuen siitä, suoritetaanko käsittely vedellä, happoliuoksella vai emäsliuoksella. Sakat voidaan haluttaessa johtaa mekaaniseen jauhatukseen, josta saadaan uudelleen suodos ja 15 sakka. Suodosta käytetään yksisolulipidin tuottamiseen ja sakkaa käsitellään haluttaessa edullisesti vahvalla hapolla. Happokäsittelyn tuloksena syntyy uudelleen suodos, joka voidaan johtaa yksisolulipidin tuotantoon. Sakka voidaan vielä käsitellä happamissa olosuhteissa jauhamalla. Tämän käsittelyn tuloksena syntyvää suodosta käytetään yksisolulipidin tuottamiseen ja sakka poistetaan ja edullisesti poltetaan tai käytetään biopolttoaineen tai 20 sen esiasteen tuotantoon muilla menetelmillä. Kutakin suodosjaetta tai lähtöainetta voidaan käyttää sellaisenaan tai eri yhdistelminä yksisolulipidin tuottamiseksi. Edellä kuvatuista menetelmävaiheista saatuja sakkoja voi käsitellä uudelleen esillä olevassa kuvauksessa esitettyjen aiempien tai myöhempien menetelmävaiheiden avulla.Each of the starting material treatment alternatives produces a precipitate of varying composition depending on whether the treatment is with water, an acid solution or a basic solution. The precipitates may, if desired, be subjected to mechanical refining to give a filtrate again and a precipitate. The filtrate is used to produce a single cell lipid and the precipitate is treated, if desired, with a strong acid. As a result of the acid treatment, the filtrate is regenerated and can be led to the production of a single cell lipid. The precipitate can be further treated under acidic conditions by grinding. The filtrate resulting from this treatment is used to produce a single-cell lipid and the precipitate is removed and preferably incinerated or used to produce biofuel or its precursor by other methods. Each filtrate fraction or starting material may be used as such or in different combinations to produce a single cell lipid. Fines obtained from the process steps described above can be reprocessed using the process steps set forth in the present specification or later.
co o 25 Kuvauksen mukainen menetelmä tuo ratkaisun ongelmaan, miten biomassan hiilihydraatti- ό en sisältämiä heksoosi- ja pentoosimonosakkarideja voidaan saattaa asteittain pienempiin, runsaammin monomeerisiä sokeriyksiköitä sisältäviin jakeisiin, joita lipidiä syntetisoivat x mikro-organismit voivat tehokkaammin hyödyntää lipidin tuottamiseksi. Minkä tahansaThe method described in the description solves the problem of gradually converting the hexose and pentose monosaccharides contained in biomass carbohydrates into smaller fractions containing higher monomeric sugar units which can be more effectively utilized by lipid synthesizing x microorganisms. Any
CLCL
prosessivaiheen yhteydessä, jossa liukenematon aines erotetaan liukoisesta aineksesta, sara 30 kasta, ja jossa siten syntyy suodos, suodoksen sisältämää heksoosi- ja pentoosisokeria voi- o daan käyttää yksisolulipidin tuottamiseen sellaisenaan tai tarvittavien esikäsittelyjen jäi-in the process step of separating the insoluble material from the soluble material, Sara 30, and thereby producing a filtrate, the hexose and pentose sugar contained in the filtrate can be used to produce the single cell lipid as such or to leave the necessary pretreatments.
CVJCVJ
keen suodosten seoksina yksisolulipidin tuottoon.mixtures of filtrates to produce a single cell lipid.
66
Keksinnön kokonaisvaltaisena etuna on, että siinä voidaan soveltaa yksinkertaisia ja jo teollisessa käytössä olevia prosesseja ja yksikköoperaatioita energiatehokkaasti ja ympäristöystävällisesti tuottamaan energiarikasta kemiallista yhdistettä, lipidiä, biologista alkuperää olevista vähemmän energiaa sisältävistä yhdisteistä, kuten 5 heksoosi- ja pentoosimonosakkarideista tai näiden muodostamista oligomeereistä sekä edellisten seoksista.The overall advantage of the invention is that it can employ simple and industrially applicable processes and unit operations in an energy efficient and environmentally friendly manner to produce an energy rich chemical compound, lipid, lower energy compounds of biological origin such as hexose and pentose monosaccharides or their oligosaccharides.
Menetelmän hyödynnettävyys korostuu erityisesti siten, että siinä muodostuvat käymiskelpoiset sokerit, joko sellaisenaan tai osittain, ovat luontaisesti mikrobiologisesti 10 käytettävissä myös muiden yhdisteiden, kuten alkoholien tuottamiseen.The utility of the process is particularly emphasized by the fact that the fermentable sugars formed, either wholly or partly, are naturally microbiologically available for the production of other compounds, such as alcohols.
Keksinnön erityisenä etuna on, että se soveltuu paitsi puun mekaanisen ja termo-mekaa-nisen käsittelyn sivu- tai päävirtojen hyödyntämiseen myös muiden hiilihydraatteja vapauttavien biomateriaalien hyödyntämiseen lipidin tuottamiseksi.A particular advantage of the invention is that it is suitable not only for utilizing side or main streams of mechanical and thermo-mechanical treatment of wood, but also for utilizing other carbohydrate-releasing biomaterials to produce lipid.
1515
Keksintö koskee myös menetelmää lipidin tai lipidiseoksen muodostamiseksi seoksesta, joka on menetelmän mukaisesti syntynyt kierrättämällä termomekaanisessa käsittelystä syntynyttä kuitua uudelleen emäs- tai happokäsittelyillä.The invention also relates to a process for forming a lipid or lipid blend from a blend formed by recycle the fiber formed by thermomechanical treatment by alkali or acid treatments.
20 Muita eloperäisiä ja laajamittaisesti vaikeasti hyödynnettäviä raaka-aineita, joita voidaan käsitellä esillä olevan kuvauksen mukaisesti heksoosi- ja pentoosisokereiksi tai näiden muodokstamiksi oligomeereiksi ja näistä mikro-organismien avulla lipidiksi, ovat kierrä- tyskuitu, jota saadaan esimerkiksi sanomalehtipaperin kierrätyksestä, sokeri-juurikkaista saatava juurikasleike ja viljojen, esimerkiksi kauran, akanat ja korret, ja muu samankaltai-co o 25 nen peltoviljelykasvien vähempiarvoinen osa, sahanpuru, hierre, olki ja turve, etenkin vä- ό häisesti maatunut turve. Muita tähän mennessä lähes kokonaan hyödyntämättä jääneitä i eloperäisiä materiaaleja ovat soistunut tai vedenalainen bio-massa, biomassa sellutehtaan x laskeumavesialueilta j a aktiivilietelaitoksiin menevä biomassa yhdyskuntaj ätevedestä taiOther organic raw materials which are difficult to utilize on a large scale and which can be processed into hexose and pentose sugars or oligomers formed by these microorganisms, and lipid by microorganisms, are recycled fiber obtained, for example, from newsprint, sugar beet and cereals, such as oats, chaff and straw, and the like, inferior part of arable crops, sawdust, rubbing, straw and peat, in particular slightly decayed peat. Other hitherto virtually unused organic materials are peaty or underwater biomass, biomass from pulp mill x deposition waters and activated sludge from municipal wastewater or
CLCL
kaatopaikalle tai polttoon menevä muu eloperäinen yhdyskuntajäte. Myös näitä eloperäisiä cö 30 materiaaleja voidaan käsitellä menetelmän eri suoritusmuotoja vaihdellen siten, että näiden o materiaalien sisältämät hiilihydraatit saadaan käyttökelpoisiksi mikro-organismeille yk- C\] sisolubiomassanja -lipidin tuottamiseksi. Esimerkiksi yhdyskuntajätevettä voitaisiin käsitellä esillä olevan menetelmän avulla, jolloin etuna mm. olisi se, että haitalliset mikrobit kuolisivat käsittelyssä.other organic municipal waste going to landfill or incineration. Also, these organic C0 30 materials may be treated by varying embodiments of the process such that the carbohydrates contained in these C materials are rendered usable by microorganisms to produce a single C 1 -Cisolubiomass and lipid. For example, municipal wastewater could be treated by the present method, with the advantage of e.g. it would be that harmful microbes would die in the treatment.
77
Esillä olevassa keksinnössä keskeistä on, että hiilihydraatteja sisältävää biomateriaalia, riippumatta sitä, mistä eloperäisestä aineksesta se on peräisin, käsitellään siten, että hiilihydraateista saadaan monomeerisiä heksoosi- ja pentoosisokereita tai niiden oligomeerejä, 5 jotka soveltuvat yksisolulipidin tuotantoon.In the present invention, it is essential that the carbohydrate-containing biomaterial, regardless of the organic material it is derived from, is processed to provide the carbohydrates with monomeric hexose and pentose sugars, or oligomers thereof, which are suitable for the production of single cell lipid.
Esillä olevan keksinnön varsin merkittävä etu on se, että keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan biopolttoaineiden suurtuotannon tarpeiden mittasuhteisiin ovat käyttökelpoisia lipidiä tuottavien mikro-organismien solumassan ja lipidin tuotannossa.A quite significant advantage of the present invention is that the process according to the invention can be useful in the production of lipid-producing microorganisms in the cell mass and lipid, to the scale of the biofuel production needs.
1010
Olemassa olevaan tekniikan tasoon nähden nyt kuvattava keksintö taijoaa läpimurto-tekniikan, jossa yhdistyy sekä selluloosaa että hemiselluloosaa sisältävien biomateriaalien muuttaminen käymiskelpoisiksi heksoosi- ja pentoosi sokereiksi. Keksintö mahdollistaa samoin suoritusmuodoin myös näiden biomateriaalien sisältämien tärkkelyksen ja ei-15 tärkkelyspolysakkaridien monosakkaridiyksikköjen hyödyntämisen käymiskelpoisiksi sokereiksi yksisolulipidien tuottamiseen. Keksintö on erityisesti toteutettavissa siten, että sitä voidaan soveltaa teollisessa mittakaavassa materiaaleihin, jotka ovat alkuperältään uusiutuvaa luonnonvaraa tai näiden vähempiarvoisia sivuvirtoja, jotka ovat syntyneet teollisuuden tai yhdyskuntien toimesta. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan 20 käsitellä hallitusti selluloosaa ja hemiselluloosaa sisältävää materiaalia siten, että niitä muodostuu yksisolulipidien esiasteita, joita voidaan käyttää turvallisten mikro-organismien toimesta yksisolulipidien tuotantoon.Compared to the present state of the art, the present invention describes a breakthrough technology that combines the conversion of both cellulose and hemicellulose-containing biomaterials into fermentable hexose and pentose sugars. In similar embodiments, the invention also allows the starch and monosaccharide units of non-15 starch polysaccharides contained in these biomaterials to be utilized as fermentable sugars for the production of single cell lipids. In particular, the invention is practicable in that it can be applied on an industrial scale to materials of renewable natural origin or their inferior sidestreams generated by industry or communities. The process of the invention can handle cellulose and hemicellulose containing material in a controlled manner to form precursors of single cell lipids that can be used by safe microorganisms to produce single cell lipids.
Seuraavaksi keksintöä kuvataan tarkemmin oheisten piirustusten ja yksityiskohtaisen seli-δ 25 tyksen avulla.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings and a detailed explanation.
CvJ JCvJ J
ό δό δ
XX
XX
Q.Q.
o δ m o oo δ m o o
CvJCVJ
88
Piirustusten lyhyt kuvausBrief Description of the Drawings
Kuviossa 1 on kuvattu keksinnön mukaisen menetelmän pääsuoritusvaiheet.Figure 1 illustrates the main steps of carrying out the process of the invention.
Kuviossa 2 on kuvattu heksoosi-ja pentoorisokereiden käyttö sellaisenaan tai yhdistelminä 5 solumassan ja lipidin tuottoon.Figure 2 illustrates the use of hexose and pentor sugars, alone or in combination, for the production of cell mass and lipid.
Kuviossa 3 on kuvattu hiivojen kasvua ja lipidin tuottoa kasvatusalustalla, johon oli lisätty hiililähteeksi ja lipidin tuottamiseksi akanasta alkaalisella käsittelyllä ja siitä saa saadun suodoksen 10 % happohydrolyysillä syntynyttä seosta.Figure 3 illustrates yeast growth and lipid production on a medium supplemented with carbonate and lipid from alkaline treatment by treatment with 10% acid hydrolysis of the filtrate obtained therefrom.
Kuviossa 4 on kuvattu hiivojen kasvua kasvatusalaustalla, johon oli lisätty kaupallisesti 10 hankittua pentoosisokeria hiilenlähteeksi.Figure 4 depicts yeast growth on a culture medium supplemented with 10 commercially available pentose sugars as a carbon source.
Menetelmän yksityiskohtainen kuvaus 15 Hiilihydraateilla” tarkoitetaan orgaanisia molekyylejä, joihin sisältyy aldehydi-, happo- tai ketoryhmä ja näiden lisäksi useita hydroksyyliryhmiä. Hiilihydraattien piiriin kuuluvat siten yhdisteet, joita kuvataan termeillä monosakkaridi, oligosakkaridi, polysakkaridit, sokeri, selluloosa, hemiselluloosa, tärkkelys ja ei-tärkkelyshiilihydraatti.DETAILED DESCRIPTION OF THE METHOD 15 Carbohydrates' are organic molecules which contain an aldehyde, acid or keto group as well as several hydroxyl groups. Carbohydrates thus include compounds described by the terms monosaccharide, oligosaccharide, polysaccharides, sugar, cellulose, hemicellulose, starch and non-starch carbohydrate.
20 ’’Selluloosa” on pitkäketjuinen polysakkaridi, jonka primäärirakenne koostuu glukoosin β-1-4-sidoksilla muodostuneesta polymeeristä.20 '' Cellulose 'is a long chain polysaccharide whose primary structure consists of a polymer formed by β-1-4 bonds in glucose.
co g ’’Tärkkelys” on pitkäketj uinen polysakkaridi, joka koostuu pääasiassa a-1-4-ja a-1-6 glu- c\j & koosiyksiköistä.co g '' Starch 'is a long chain polysaccharide consisting mainly of α-1-4 and α-1-6 glucose units.
Z 25 co x ”Ei-tärkkelyspolysakkaridilla tarkoitetaan hiilihydraattia, j oka molekyylin rakenteessaZ 25 co x ”Non-starch polysaccharide refers to a carbohydrate which has a molecular structure
CCCC
tärkkelykselle tyypilliset α-Ι-4-sidokset puuttuvat tai ovat harvinaisia. Ei-tärkkelys-o cö polysakkaridi on esimerkiksi inuliini tai arabikumi.the α-Ι-4 bonds typical of starch are absent or rare. The non-starch-o c6 polysaccharide is, for example, inulin or acacia.
m o o 30 ’’Käyttökelpoisella sokerilla” tarkoitetaan tässä sokereita, joilla mikro-organismit kykenevät lisääntymään ja joista lipidiä ja alkoholeja tuottavat mikro-organismit kykenevät tuottamaan lipidiä tai alkoholeja.m o o 30 "Useful sugars" as used herein are sugars capable of multiplying by microorganisms and capable of producing lipid or alcohols by lipid and alcohol producing microorganisms.
9 ”Hemiselluloosa” tarkoittaa yhdisteryhmää, joka koostuu useista eri heksoosi- ja pen-toosiokereista, kuten galaktoosista, mannoosista, glukoosista, ksyloosista ja arabinoosista.9 "hemicellulose" means a group of compounds consisting of a variety of hexose and pentose sugars, such as galactose, mannose, glucose, xylose and arabinose.
5 ’’Monosakkaridi” on hiilihydraattien monomeerinen yksikkö, (C-H20)n, joka tyypillisesti koostuu 3 - 9:stä hiiliatomista ja jolla on stereokemiallisia eroavuuksia yhdessä tai useammassa hiiliatomissa. Näitä ovat heksoosit, kuten glukoosi, galaktoosi, mannoosi, fruktoosi, joissa on 6 hiiliatomia ja pentoosit, kuten ksyloosi, riboosi ja arabinoosi, joissa on 5 hiiliatomia.5 '' Monosaccharide 'is a monomeric unit of carbohydrates, (C-H 2 O) n, typically consisting of 3 to 9 carbon atoms and having stereochemical differences at one or more carbon atoms. These include hexoses such as glucose, galactose, mannose, fructose having 6 carbon atoms and pentoses such as xylose, ribose and arabinose having 5 carbon atoms.
10 ’Oligosakkaridilla” tarkoitetaan hiilihydraattia, joka on muodostunut kahdesta tai useammasta monosakkaridista O-glykosidisillä sidoksilla.10 'Oligosaccharide' means a carbohydrate formed of two or more monosaccharides by O-glycosidic linkages.
’’Pentoosisokerilla” tarkoitetaan viisi hiiliatomia sisältävää monosakkaridia."Pentose sugar" refers to five carbon monosaccharides.
15 ’’Heksoosisokerilla” tarkoitetaan kuusi hiiliatomia sisältävää monosakkaridia.15 "Hexose sugar" refers to six monosaccharides containing carbon atoms.
’’Hydrolyysillä” tarkoitetaan hiili-hiili-, hiili-happi-, hiili-typpi-, tai hiili-rikkisidoksen purkautumista joko veden, hapon tai emäksen vaikutuksesta riippumatta siitä, osallistuuko ve-20 si reaktioon. Entsymaattisessa hydrolyysissä vastaavat reaktiot tapahtuvat entsyymien katalysoimana. Hydrolyysi on esimerkiksi reaktio, jossa hiilihydraattien monosakkaridien välinen O-glykosidinen sidos tai proteiinien aminohappojen välinen peptidisidos purkautuu.By "hydrolysis" is meant the decomposition of a carbon-carbon, carbon-oxygen, carbon-nitrogen, or carbon-sulfur bond, whether by water, acid or base, whether or not water is involved in the reaction. In enzymatic hydrolysis, the corresponding reactions take place catalyzed by enzymes. Hydrolysis, for example, is a reaction in which the O-glycosidic bond between the carbohydrates' monosaccharides or the peptide bond between the amino acids of the proteins is cleaved.
’’Vesi- happo- tai emäskäsittelyllä” tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että eloperäistä mateet 25 riaalia joko sellaisenaan tai siitä johdettua tuotetta uutetaan, käsitellään mekaanisesti, ter- ό momekaanisesti tai suoritetaan näiden käsittelyjen yhdistelmiä veden, hapon tai emäksen i- läsnä ollessa, co 1 2 3 4 5 2By "aqueous acid or base treatment" is meant herein the organic mate- rials, either as such or in a product derived therefrom, to be extracted, mechanically, thermally processed, or a combination of these treatments in the presence of water, acid or base, co. 1 2 3 4 5 2
CCCC
33
CLCL
4 ’’Eloperäisellä lähtöaineella” tarkoitetaan esillä olevassa kuvauksessa mitä tahansa elävän 5 30 organismin tuottamaa orgaanista ainetta. Eloperäistä lähtöainetta kutsutaan esillä olevassa o kuvauksessa myös biomateriaaliksi.4 '' Organic starting material ', as used herein, means any organic material produced by a living organism. The organic starting material is also referred to as biomaterial in the present disclosure.
c\j 10 ’’Peltokasvilla, tarkoitetaan kasvia, jota hyötytarkoituksessa istutetaan tai siemennetään sitä varten valmisteltuun maaperään.c \ j 10 '' Arable crops, means plants which are planted or seeded in soil prepared for this purpose.
Termi ’’lipidi” tarkoittaa rasva-ainetta, jonka molekyylin osana on yleensä alifaattinen hii-5 livetyketju, joka liukenee orgaanisiin liuottimiin, mutta on veteen heikkoliukoinen.The term '' lipid '' refers to a fatty substance whose molecule generally has an aliphatic carbon-5 hydrocarbon chain, which is soluble in organic solvents but is slightly soluble in water.
Xue et ai:n julkaisussa (”A new method for preparing raw material for biodiesel production”, Process Biochemistry 41 (2006) 1699-1702) kuvataan orgaanisten jätevesien hyödyntämistä.Xue et al., A New Method for Preparing Raw Materials for Biodiesel Production, Process Biochemistry 41 (2006) 1699-1702, describes the utilization of organic wastewater.
1010
Xu et ai:n julkaisussa (’’High quality biodiesel production from a microalga Chlorella pro-tothecoides by heterotrophic growth in fermenters”, Journal of Biotechnology, 126(4), 2006, 499-507) kuvataan levän hyödyntämistä.Algae utilization is described in Xu et al., "High Quality Biodiesel Production from Microalgae Chlorella Prototypes by Heterotrophic Growth in Fermenters", Journal of Biotechnology, 126 (4), 2006, 499-507.
15 Esillä olevassa keksinnössä mikro-organismeissa muodostuvat lipidit ovat pääosin tri- di-tai monasyyliglyseroleja, tai steroliestereitä, mutta soluissa voi myös muodostua muita lipidejä, kuten fosfolipidejä, vapaita rasvahappoja, steroleja, polyprenoleja, sfingolipidejä, glykolipidejä j a difosfatidyyliglyserolia.In the present invention, lipids formed in microorganisms are predominantly tridium or monacylglycerols, or sterol esters, but other lipids such as phospholipids, free fatty acids, sterols, polyprenols, sphingolipids, glycolipids and glycolipids may also be formed in cells.
20 Keksinnön mukaisen menetelmän lähtöaineena voi olla selluloosaa, hemiselluloosaa ja mahdollisia sideaineita sisältävää biomassaa, edullisesti puumassaa, joka on syntynyt mekaanisen tai termomekaanisin menetelmin tai muilla fysikaalisilla menetelmillä tai kemiallisesti, entsymaattisesti tai mikrobiologisesti tai näiden menetelmien yhdistelmillä. Keksinnön mukaisen menetelmän lähtöaineena voi ilman menetelmän muuntelua olla myös sellai-eo o 25 siä kasvimateriaaleja, jotka sisältävät tärkkelystä, kuten esimerkiksi peruna, sen osat, vilja- ö kasvien siemenet, vastaavasti maissi ja riisi, sokerijuurikas sekä sen lisäksi juurikasleikkeet T- niiden sisältämät ei-tärkkelyspolysakkaridit mukaan lukien. Lähtöaineeksi soveltuvat myös x kasvinosat, jotka sisältävät ei-tärkkelyspolysakkarideja, kuten β-glukaania.The starting material for the process according to the invention may be cellulose, hemicellulose and any binder containing biomass, preferably wood pulp, produced by mechanical or thermomechanical processes or other physical processes or chemically, enzymatically or microbiologically or by combinations of these processes. The starting material of the process according to the invention may also be, without modification of the process, plant materials containing starch, such as potato, its parts, cereal seed, corn and rice, sugar beet, as well as beet slices. including starch polysaccharides. Suitable starting materials are also x plant parts containing non-starch polysaccharides, such as β-glucan.
CLCL
OO
oo 30 Menetelmä soveltuu myös yksisoluorganismeista peräisin olevat hiilihydraattien, kuten r-' g alginaatin käyttöön lähtöaineena. Edellä kuvattujen lähtöaineiden koostumukseen voi kuu-The method is also applicable to the use of carbohydrates derived from single-cell organisms, such as r-g alginate as a starting material. The composition of the starting materials described above may be
CNJCNJ
lua myös vaihtelevia määriä proteiinia ja lipidiä, jotka voivat myös toimia lipidiä syntetisoivien mikro-organismien kasvun ja lipidin tuoton lähtöaineina.It also produces variable amounts of protein and lipid, which can also act as starting materials for lipid-synthesizing microorganisms and lipid production.
1111
Keksinnön mukaisen menetelmän lähtöaineena voi olla myös esimerkiksi sanomalehtipaperin kierrätyksestä saatava kierrätyskuitu, juurikasleike ja viljojen, esimerkiksi kauran akanat, sahanpuru, hierre, turve ja olki. Muita keksinnön mukaisessa menetelmässä käyttökelpoisia lähtöaineita ovat esimerkiksi soistunut tai vedenalainen bio-massa, biomassa sel-5 lutehtaan laskeumavesialueilta ja aktiivilietelaitoksiin menevä biomassa yhdyskuntajätevedestä tai muu biologista aineosaa sisältävä yhdyskuntajäte, jonka nykyinen käyttömuoto on polttaminen, kompostointi tai muu menetelmä, joka johtaa jätteen sisältämän hiilen kokonaisvaltaiseen vapautumiseen hiilidioksidina.The starting material of the process according to the invention may also be, for example, recycled fiber obtained from the recycling of newsprint, beet pulp and cereals, for example, oat chaff, sawdust, pulp, peat and straw. Other feedstocks useful in the process of the invention include, for example, sedimented or underwater biomass, biomass from municipal wastewater from sedimentation areas and activated sludge biomass from municipal wastewater, or other biological constituent of municipal waste, the current use of which is incineration, composting or other release as carbon dioxide.
10 Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukainen menetelmä käsittää ainakin yhden vaiheen, jossa eloperäisestä materiaalista menetelmän mukaisesti saatu suodos, suodosten yhdistelmä, eloperäinen materiaali sellaisenaan tai jonkin näistä yhdistelmä, johdetaan seokseen, jossa seoksessa tapahtuu lipidin tuotanto. Menetelmän suoritus-vaihtoehto voidaan valita sen perusteella, minkälainen monosakkaridikoostumus on edullinen suodoksessa tai suo-15 dosten yhdistelmissä mikro-organismin kasvattamiseksi ja lipidin tuottamiseksi. Täten suodokset valitaan edullisesti joukosta, joka on syntynyt käsittelyillä (i) vesi, (ii) hapon vesiliuos, (iii) emäksen vesiliuos, ja 20 sen jälkeen erottamalla kuitua sisältävä sakka j a kuituvapaa suodos.The process according to a preferred embodiment of the invention comprises at least one step of introducing the filtrate from the organic material, the combination of filtrates, the organic material as such or a combination of these into a mixture in which the lipid is produced. An embodiment of the method may be selected based on which monosaccharide composition is preferred in the filtrate or combination of solutions for growth of the microorganism and production of lipid. Thus, the filtrates are preferably selected from the group consisting of (i) water, (ii) aqueous acid, (iii) aqueous base, and then separating the fibrous precipitate and the non-fibrous filtrate.
Valinnaisesti tehdään sakalle uudelleen yhden tai useamman kerran jonkin kohtien (i), (ii) tai (iii) käsittely tai käsittelyt, ja/tai valinnaisesti tehdään saadulle sakalle mekaaninen tai termomekaaninen jauhatus ja erotetaan sakka ja suodos.Optionally, the precipitate is reprocessed one or more times in one of the steps (i), (ii) or (iii) and / or optionally the resulting precipitate is subjected to mechanical or thermomechanical refining and the precipitate and filtrate are separated.
S 25S 25
(M(M
ö Riippuen siitä, mitä biomateriaalia käytetään ja mitä monosakkarideja halutaan, bio- ^ materiaalia käsitellään veden, hapon tai emäksen vesiliuoksen, edullisesti hapon tai x emäksen vesiliuoksen avulla. Käsittely voidaan tehdä tarvittaessa myös useampaan ker-Depending on which biomaterial is used and which monosaccharides are desired, the biological material is treated with water, an acid or an aqueous base solution, preferably an acid or an x base aqueous solution. The treatment can also be done several times if necessary.
CLCL
taan. Samaa biomateriaalia voidaan käsitellä myös useammalla eri liuoksella peräkkäin oö 30 ja veteen voidaan lisätä yhdisteitä, jotka tehostavat hiilihydraattien erottamista ja hydroly- r-- o soitumista.a. The same biomaterial can also be treated with several different solutions in succession, and compounds that enhance the separation and hydrolysis of carbohydrates can be added to the water.
o C\1o C \ 1
Seuraavassa luettelossa ryhmässä I lueteltuja lähtöaineita voidaan käsitellä vedellä tai jos käsittelytulosta halutaan tehostaa, veden ja hapon seoksella.In the following list, the starting materials listed in Group I may be treated with water or, if desired, with a mixture of water and acid.
1212
Ryhmän II biomateriaaleja käsitellään edullisesti hapon vesiliuoksella.Group II biomaterials are preferably treated with an aqueous acid solution.
Ryhmän III biomateriaaleja käsitellään edullisesti emäksen vesiliuoksella. Kun sakka ja 5 suodos on otettu talteen, suodosta voidaan käsitellä uudelleen hapolla.Group III biomaterials are preferably treated with an aqueous base solution. After recovery of the precipitate and filtrate, the filtrate can be re-treated with acid.
Ryhmä IGroup I
puun mekaanisesta, termomekaanisesta, entsymaattisesta tai mikrobiologisesta käsittelystä tai näiden käsittelyjen yhdistelmistä tai peltokasveista peräisin oleva biomateriaali.biomaterial derived from mechanical, thermomechanical, enzymatic or microbiological treatments of wood, or combinations of these treatments, or from arable crops.
1010
Ryhmä IIGroup II
kierrätyskuitu, juurikasleike, akana, olki, lese, viljan jyvä, kokonainen peltokasvi, peltokasvi, TMP- massa, MDF-massa tai tärkkelystä tai ei-tärkkelyspolysakkarideja sisältävä lähtömateriaali 15recycled fiber, beet pulp, chaff, straw, bran, cereal grain, whole crop, field crop, TMP pulp, MDF pulp or starch or non-starch polysaccharide source material 15
Ryhmä IIIGroup III
sahanpuru, hierre, akana, olki ja puuvartiset kasvinosat, TMP-massa, MDF-massa, juurikasleike, peltokasvi, joka voi sisältää vaihtelevia määriä tärkkelystä.sawdust, pulp, chaff, straw and woody parts of plants, TMP pulp, MDF pulp, beet pulp, arable crops, which may contain varying amounts of starch.
20 Käsittelyjä voidaan tehostaa lisäämällä esimerkiksi yhtä tai useampaa entsyymiä käsittely-liuokseen, edullisesti vedellä tehtävään käsittelyliuokseen.Treatments can be enhanced by, for example, adding one or more enzymes to the treatment solution, preferably to the treatment solution with water.
Seuraavassa vaiheessa saatetaan lipidiä tuottava mikro-organismi kosketuksiin minkä ta-hansa suodoksista tai niiden yhdistelmän kanssa kasvatusalustalla ja annetaan mikro-o 25 organismisoluj en tuottaa lipidiä, j a otetaan lipidit talteen.In the next step, the lipid-producing microorganism is contacted with any of the filtrates or a combination thereof in the culture medium and the microorganism cells are allowed to produce lipid and the lipids are recovered.
ό ^ Biomateriaalin edellä kuvatuista käsittelyvaiheista saatavaa kuitua sisältävää sakkaa voi- x daan käsitellä lisäksi menetelmällä, jossa jauhetaan kuitua sisältävää sakkaa mekaanisesti j a erotetaan kuitua sisältävä sakka ja kuituvapaa suodos.The fiber-containing precipitate obtained from the above-described processing steps of the biomaterial can be further treated by a method of mechanically grinding the fiber-containing precipitate and separating the fiber-containing precipitate and the fiber-free filtrate.
δ 30 m o Tämän lisäksi mekaanisesta jauhatuksesta saatua kuitua sisältävää sakkaa voidaan käsitelläδ 30 m o In addition, the fibrous precipitate obtained by mechanical refining may be treated
C\JC \ J
vahvalla hapolla ja erottaa kuitua sisältävä sakka ja kuituvapaa suodos.with strong acid and separates the fibrous precipitate and the fibrous filtrate.
1313
Happokäsittelyn jälkeen sakka voidaan kierrättää uudelleen myös takaisin mekaaniseen jauhatukseen.After acid treatment, the precipitate can also be recycled to mechanical refining.
Tämän lisäksi biomateriaalia voidaan hapottaa ja jauhaa mekaanisesti tai termo-5 mekaanisesti ja erottaa kuitua sisältävä sakka ja kuituvapaa suodos.In addition, the biomaterial may be acidified and milled mechanically or thermo-mechanically, and a fibrous precipitate and a fiber-free filtrate may be separated.
Mistä tahansa edellä kuvatuista käsittelyistä saatavaa suodosta voidaan lisätä lipidiä tuottavien mikro-organismien kasvatusalustaan.The filtrate from any of the treatments described above can be added to the culture medium of lipid producing microorganisms.
10 Sokerien kokonaismäärä suodoksissa on tyypillisesti 0,5 - 10 p-%. Näistä biomassan ja lipidintuotannossa käyttökelpoisia sokereita on tyypillisesti vähintään 0, 5 p-%, edullisesti vähintään 3 p-%, edullisemmin 4-5 p-%. Esimerkiksi biomateriaalin jauhamisen ja uudelleen uuttamisen avulla sokereita voidaan irrottaa biomateriaalista lisääjä näin saadaan nostettua sokereiden määrä edullisemmalle tasolle. Sokerien määrä on edullisesti kuitenkin 15 alle 30 p-%, edullisemmin alle 20 p-%.The total amount of sugars in the filtrates is typically 0.5 to 10% by weight. Of these, the sugars useful in biomass and lipid production are typically at least 0.5% by weight, preferably at least 3% by weight, more preferably 4-5% by weight. For example, by grinding and re-extracting biomaterial, sugars can be removed from the biomaterial, thereby increasing the amount of sugars to a more favorable level. However, the amount of sugars is preferably less than 30% by weight, more preferably less than 20% by weight.
Lähtöaine sisältää mikro-organismien biomassan ja lipidintuotannossa käyttökelpoisia sokereita vähintään 0,5 - 1 p-%, enintään 20 - 30 p-%, edullisesti 4-5 p-%.The starting material contains at least 0.5 to 1 wt.%, Up to 20 to 30 wt.%, Preferably 4 to 5 wt.%, Of biomass of microorganisms and sugars useful in lipid production.
20 Lipidiä tuottamaan kykeneviä mikro-organismeja voidaan kasvattaa siten, että ne tuottavat ensin biomassaa ja sitten lipidiä tai yhtä aikaa sekä biomassaa että lipidiä.Microorganisms capable of producing lipid can be grown to produce first biomass and then lipid or simultaneously both biomass and lipid.
Biomateriaalin alkuperästä ja siihen kohdistetusta käsittelytavasta riippuen (vesi-, happo-, emäskäsittely) voidaan saada heksoosimonosakkarideja, pentoosimonosakkarideja tai mo-co o 25 lempiä erilaisissa suhteissa kuten on esitetty kuviossa 2. Joistain biomateriaaleista voidaan ό saada pääasiassa heksoosisokereita, toisista taas pääasiassa pentoosisokereita. Valitsemalla lipidiä tuottamaan kykenevä mikro-organismi sopivasti, pääasiassa heksoosi sokereita sisäl-x tävää suodosta voidaan käyttää solumassan tuottamiseen ja sen jälkeen pääasiassa pen- toosisokereita sisältävää suodosta lipidin tuottamiseen solumassaan. Vaihtoehtoisesti lipi-ra 30 deitä voidaan tuottaa solumassaan heksooseista. Solumassaa ja lipideitä voidaan tuottaa o heksooseista. Vastaavasti valitsemalla lipidiä tuottamaan kykenevä mikro-organismi sopi- c\] vasti, pääasiassa pentoosisokereita sisältävää suodosta voidaan käyttää solumassan tuottamiseen ja sen jälkeen pääasiassa heksoosi sokereita sisältävää suodosta lipidin tuottamiseen solumassaan. Vaihtoehtoisesti lipideitä voidaan tuottaa solumassaan pentooseista tai solu- 14 massaa ja lipideitä voidaan tuottaa pentooseista. Sekä solumassaa että lipideitä voidaan tuottaa myös pentoosien ja heksoosien seoksesta.Depending on the origin of the biomaterial and the type of treatment it is subjected to (water, acid, base treatment), hexose monosaccharides, pentose monosaccharides, or mo-oo 25 may be obtained in varying proportions as shown in Figure 2. Some biomaterials may ό predominantly hexose sugars. By appropriately selecting a microorganism capable of producing lipid, a filtrate containing mainly hexose sugars can be used to produce cellulose followed by a filtrate containing mainly pentose sugars to produce lipid into the cellulose. Alternatively, Lipi-ra 30s may be produced in the cellulose from hexoses. Cellulose and lipids can be produced from hexoses. Similarly, by selecting a microorganism capable of producing lipid, a filtrate containing mainly pentose sugars can be used to produce cellulose followed by a filtrate containing mainly hexose sugars to produce lipid into the cellulose. Alternatively, lipids may be produced from cellular pentoses or cellulose and lipids may be produced from pentoses. Both cellulose and lipids can also be produced from a mixture of pentoses and hexoses.
5 Biomateriaalin käsittely5 Biomaterial Handling
Biomateriaalia käsitellään keksinnön edullisten suoritusmuotojen mukaisesti tyypillisesti seuraavalla tavalla: 10 Lähtöaine uutetaan edullisesti 90 - 100°C lämpötilassa. Happouuton edullinen toteutus-muoto on käyttää 5 - 10 % mineraalihappoa, kuten rikkihappoa, tai orgaanista happoa, kuten sitruunahappo tai etikkahappo, ja emäsuutossa edullisesti 0.5 - 2.0 M NaOH:a. Käsittelyaika voi vaihdella laajoissa rajoissa, edullisesti se on 1 - 10 tuntia, tyypillisesti 2-8 tuntia, sopivimmin 2-4 tuntia. Vesiuuttoon voidaan edullisesti yhdistää muitakin käsittelyjä, 15 kuten käsittelyt entsyymeillä, mikro-organismeilla, hapettavilla tai pelkistävillä kemikaaleilla tai näiden käsittelyjen yhdistelmillä.Biomaterials according to preferred embodiments of the invention are typically treated as follows: Preferably, the starting material is extracted at a temperature of 90-100 ° C. A preferred embodiment of the acid extraction is to use 5 to 10% mineral acid such as sulfuric acid or an organic acid such as citric acid or acetic acid, and preferably 0.5 to 2.0 M NaOH in base leaching. The treatment time may vary within wide limits, preferably from 1 to 10 hours, typically from 2 to 8 hours, most preferably from 2 to 4 hours. Advantageously, other treatments such as treatments with enzymes, microorganisms, oxidizing or reducing chemicals, or combinations of these treatments may be combined with the water extraction.
Uutossa syntyvää sakkaa voidaan jauhaa menetelmän mukaan mekaanisesti edullisesti 100-210 °C, tyypillisesti 150 - 200 °C lämpötilassa, edullisesti 2-20 minuuttia, tyypilli-20 sesti 5-11 minuuttia. Paine on edullisesti 6-8-bar. Syntynyt massa suodatetaan, suodos käsitellään yllä kuvatulla tavalla yksisolulipidin tuottoon soveltuvaksi.According to the process, the precipitate formed in the extraction can be mechanically milled at a temperature of 100-210 ° C, typically 150-200 ° C, preferably 2-20 minutes, typically 5-11 minutes. The pressure is preferably 6-8 bar. The resulting pulp is filtered and the filtrate is processed as described above to produce a single cell lipid.
Sakka voidaan johtaa happokäsittelyyn vahvalla hapolla, joka on edullisesti käsittely 40-72 % rikkihapolla, sopivasti 65 - 70 % rikkihapolla. Normaalisti käsittelyaika on o 25 2 - 8 tuntia, edullisesti 2-4 tuntia. Menetelmä on toteutettavissa millä tahansa hapolla, o jolla saadaan aikaan protonikatalyyttinen hydrolyysi. Sopivia happoja ovat esimerkiksi vahvat mineraalihapot, forforihappo, rikkihappo tai rikin, typen, kloorin, bromin ja jodin g happihapot.The precipitate may be subjected to acid treatment with strong acid, which is preferably treatment with 40-72% sulfuric acid, suitably 65-70% sulfuric acid. Normally, the treatment time is 2 to 8 hours, preferably 2 to 4 hours. The process is practicable with any acid that provides proton catalytic hydrolysis. Suitable acids include, for example, strong mineral acids, phosphoric acid, sulfuric acid, or g of sulfur, nitrogen, chlorine, bromine and iodine.
CLCL
OO
g 30 Hydrolyysitulos jaetaan suodokseen, joka käsitellään yksisolulipidin tuottoon soveltuvaksi r».g 30 Divide the hydrolysis result into a filtrate which is processed to produce a single cell lipid.
§ ja sakka voidaan johtaa laimeaan happoliuokseen, edullisesti 5 - 10 % rikkihappoliuokseen c\j ja suorittaa jauhatus 170 - 200 °C lämpötilassa ja 6-10 bar paineessa, 10-20 minuuttia.And the precipitate may be introduced into a dilute acid solution, preferably 5 to 10% sulfuric acid, and milled at 170 to 200 ° C and 6 to 10 bar for 10 to 20 minutes.
1515
Seos jaetaan suodokseen ja sakkaan, joista edellistä käsitellään yksisolulipidin tuottoon soveltuvaksi ja sakka voidaan poistaa.The mixture is divided into the filtrate and the precipitate from which the former is treated to produce a single cell lipid and the precipitate can be removed.
Menetelmän edellä kuvattu suoritusmuoto tähtää lähtömateriaalissa olevan hiili-hydraatin 5 kokonaiskäyttöön yksisolulipidin tuottamiseen. Menetelmää voidaan kuitenkin lähtömateriaalin uuttamistavasta lähtien toteuttaa myös vain valituilta osin, esimerkiksi haluttaessa käyttää sakan kuitumateriaalia myös muihin tarkoituksiin. Keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusomaista on, että se edullisesti käsittää edellä kuvatut vaiheet kokonaisuudessaan, mutta ei rajoitu menetelmän osan tai osien suorittamisesta perusmenetelmästä poik-10 keavassa laajuudessa tai yksikköoperaatiojärjestyksessä ja näiden operaatioiden tuottamien monosakkaridijakeiden käyttämiseksi yksisolulipidin tuottamiseen. Kuvauksen mukaiseen menetelmään voidaan liittää myös prosessivaihe, jossa lähtöaineesta saatuja monosakkari-dia sisältäviä jakeita käytetään lipidin tuottamisen lisäksi yksisolubiomassan tai etanolin tuottamiseen.The above-described embodiment of the process aims at the total use of the carbohydrate 5 in the starting material to produce a single cell lipid. However, from the method of extraction of the starting material, the process can also be carried out only in selected portions, e.g. The method of the invention is characterized in that it preferably comprises the steps described above in its entirety, but is not limited to performing a part or parts of the method in a non-standard scale or unit operation order and using the monosaccharide fractions produced by these operations to produce a single cell lipid. The process of the disclosure may also be accompanied by a process step in which the monosaccharide fractions obtained from the starting material are used in addition to lipid production to produce single cell biomass or ethanol.
1515
Seuraavassa kuvauksessa esitetään joitain keksinnön edullisten suoritusmuotojen mukaisia menetelmiä. Samoja menetelmiä voidaan soveltaa myös muille kuin kuvauksessa esitetyille raaka-aineille.The following description illustrates some of the methods according to preferred embodiments of the invention. The same methods can be applied to raw materials other than those described in the description.
20 I.20 I.
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti puukuituja, joka käsittää jauhettua puuta, TMP-massaa, sahajauhoa tai hioketta ja käsitellään seuraavien osavaiheiden mukaisesti: $2 A. 100 g puukuitua uutetaan litrassa vettä 90-100 ° C 2- 4 tunnin ajan, edullisesti 2 o ^ 25 tuntia. Suodatetaan sakka eroon liuoksesta ja liuos otetaan talteen. Hiilihydraat- o V tisaanto liuoksessa vaihtelee 2-5 %:n välillä puukuitujen valmistustavasta riippu- 00 en, ollen korkean käsittelylämpötilan (yli 170 ° C) TMP kuidulle tyypillisesti 4-5 £ %. o 2} B. Hiilihydraatti saannon lisäämiseksi kuitujaetta hydrolysoidaan litrassa 5-10 % N- o 30 happoa (edullisesti 5 %), pH noin 1 (esim. mineraalihappoa), 90 - 100 0 C lämpöti-According to a preferred embodiment of the invention, wood fibers comprising ground wood, TMP pulp, sawdust or ground wood are treated according to the following steps: $ 2 A. 100 g of wood fibers are extracted per liter of water at 90-100 ° C for 2-4 hours, preferably 2 ° C. hours. The precipitate is filtered off and the solution is collected. The recovery of carbohydrate V in the solution ranges from 2% to 5%, depending on the mode of preparation of the wood fibers, and is typically 4-5% by weight for high TMP (above 170 ° C) TMP fiber. o 2} B. To increase the yield of carbohydrate, the fiber fraction is hydrolyzed per liter of 5-10% N 30 acid (preferably 5%), pH about 1 (e.g. mineral acid), 90-100 ° C.
C\JC \ J
lassa 2-4 tunnin ajan, edullisesti 2 tuntia. Jäljellejäänyt sakka erotetaan liuoksesta, liuos otetaan talteen.onset for 2 to 4 hours, preferably 2 hours. The remaining precipitate is separated from the solution and the solution is recovered.
16 C. Sakasta edullisesti valutetaan ylimääräinen happo pois ja jauhetaan uudestaan kui-duttimessa (esim. siipi- tai levyjauhain). Sakan lämpötilaa on edullista nostaa esi-höyryttämällä yhden minuutin ajan ja säilyttää lauhde seoksessa. Nostetaan lämpötilaa 150 - 200 0 C, edullisesti 170 0 C paineen ollessa 6-8 baaria (siipijauhain).C. The precipitate is preferably drained of excess acid and re-ground in a defibrator (e.g., wing or plate refiner). It is advantageous to raise the temperature of the precipitate by pre-steaming for one minute and maintain the condensate in the mixture. The temperature is raised to 150-200 ° C, preferably 170 ° C, at a pressure of 6-8 bar (wing refiner).
5 Jauhamisaika valitaan puun mukaan 2 ja 15 minuutin väliltä. Suodatetaan sakka eroon liuoksesta ja liuos otetaan talteen.5 The milling time is selected from 2 to 15 minutes depending on the wood. The precipitate is filtered off and the solution is collected.
D. Sakkajakeeseen lisätään vahvaa, 40 - 72 % happoa (rikkihappo), annetaan imeytyä 2-4 tunnin ajan, edullisesti 2 tuntia huoneen lämpötilassa. Valutetaan ylimääräinen happo pois ja sakka jauhetaan uudestaan kuiduttimessa (esim. siipi- tai levyjau- 10 hain). Sakan lämpötilaa on edullista nostaa esihöyryttämällä minuutin ajan laske matta sen jälkeen lauhdetta pois. Nostetaan lämpötila 150 - 200 0 C, edullisesti 170 0 C paineen ollessa 6 - 8baaria (siipijauhain). Jauhamisaika valitaan puun mukaan 2 - 15 minuutin väliltä. Seos suodatetaan, sakka erotetaan liuoksesta. Liuos otetaan talteen ja sakka käytetään polttoaineeksi.D. To the precipitate fraction is added strong 40-72% acid (sulfuric acid), allowed to soak for 2-4 hours, preferably 2 hours at room temperature. The excess acid is drained off and the precipitate is ground again in a defibrator (eg, wing or plate grinder). It is advantageous to raise the temperature of the precipitate by pre-steaming for one minute, then lower the condensate. The temperature is raised to 150-200 ° C, preferably 170 ° C, at a pressure of 6-8 bar (wing refiner). The milling time is selected from 2 to 15 minutes according to the wood. The mixture is filtered and the precipitate is separated from the solution. The solution is recovered and the precipitate is used as fuel.
1515
Mistä tahansa osavaiheista A-D saatavaa liuosjaetta voidaan jatkokäsitellä värin-poistomenetelmillä, pH:n säädöin ja muilla mikro-organismin kasvua edistävillä toimenpiteillä, kuten vettä poistamalla, käyttää näin saatuja liuoksia mikro-organismin kasvualustassa 20 ja sallia mikro-organismin tuottaa lipidiä. Lähtöaineeksi käytetystä kuidusta saadaan osavaiheiden A-D yhdistelmällä 40 - 65 % alkuperäisestä puukuitumateriaalista liukoiseen muotoon. Liuenneet hiilihydraatit käsittävät glukoosi-, galaktoosi-, mannoosi-, ksyloosi- ja arabinoosiyksiköitä, näiden keskinäisten osuuksien ollessa käytetylle puulajille ” tyypillisiä, o ™ 25 o ” II.The solution fraction from any of the steps A-D may be further treated by decolorization methods, pH adjustment, and other microorganism growth promotions such as water removal, use the solutions thus obtained in the microorganism medium 20 and allow the microorganism to produce lipid. From the fiber used as starting material, 40-65% of the original fibrous material is obtained in soluble form by a combination of steps A-D. Dissolved carbohydrates comprise units of glucose, galactose, mannose, xylose and arabinose, the proportions of which are "typical, o ™ 25 o" II.
XX
£ Keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti otetaan 100 g puukuituja, ° jauhettua puuta, kierrätyskuitua, TMP-massaa, sahajauhoa tai hioketta, uutetaan litrassa 4- oo 30 8 % alkaliliuosta, edullisesti 1 M NaOH:a lämpötilassa 90-100 C° 2- 4 tunnin ajan, edulli- o £j sesti 3 tuntia. Suodatetaan sakka eroon liuoksesta huoneenlämpötilassa ja kummatkin ja- keet otetaan talteen. Hiilihydraattisaanto liuoksessa on lähtöaineiden kuitujen käsittelystä riippuen välillä 5 - 8 %. Tätä liuosta on edullista käsitellä jollakin seuraavista osavaiheista: 17 A. Uuttoliuosta käytetään sellaisenaan uudelleen seuraavan kuituerän uuttamiseen edellä kuvatulla tavalla ja liuos otetaan talteen.According to another preferred embodiment of the invention, 100 g of wood fibers, ° pulverized wood, recycled fiber, TMP pulp, sawdust or groundwood are extracted per liter of 4 to 30% 8% alkaline solution, preferably 1 M NaOH at 90-100 ° C. For 4 hours, preferably 3 hours. The precipitate is filtered off from the solution at room temperature and both fractions are collected. The yield of carbohydrate in the solution is between 5 and 8% depending on the treatment of the starting fibers. It is preferable to treat this solution with one of the following sub-steps: 17 A. The extraction solution is used as it is to re-extract the next batch of fibers as described above and the solution is recovered.
5 B. Uuttoliuos happohydrolysoidaan jonkun edellisen suoritusmuodon kohtien B-D mukai sesti siihen liuenneiden ligniinin ja oligo-ja polysakkaridien käsittelemiseksi.B. The extraction solution is acid hydrolyzed according to steps B-D of one of the preceding embodiments to treat the lignin and oligo and polysaccharides dissolved therein.
C. Kohdan A mukaisesti kierrätetty uuttoliuos käytetään suoritusmuodon I kohdan B mukaisesti.C. The extraction solution recycled according to A is used according to B of Embodiment I.
1010
Emäskäsittelyssä talteen otettu sakka on edullista käsitellä monosakkaridisaannon lisäämiseksi jollakin seuraavilla menetelmillä tai niiden yhdistelmillä: D. Sakka käsitellään edellisen suoritusmuodon I jonkun kohtien B, C, D tai näiden 15 kaikkien mukaisesti. Seos suodatetaan, liuos neutraloidaan ja sekä sakka että liuos ote taan talteen.The precipitate recovered from the base treatment is preferably treated to increase the yield of the monosaccharide by any of the following methods or combinations thereof: D. The precipitate is treated according to any one of steps B, C, D of the preceding embodiment I or all of them. Filter the mixture, neutralize the solution and recover both the precipitate and the solution.
E. Suoritusmuodon II kohdasta A jäljelle jäänyttä sakkaa käsitellään uudelleen emäksellä, edullisesti olosuhteissa, joissa seosta jauhetaan 2 -8 minuutin, edullisesti 6 mi- 20 nuutin ajan 4-10 barin, edullisesti 8 baarin paineessa, lämpötilan ollessa 170 C°. Suodatetaan, liuos neutraloidaan ja otetaan talteen. Tällä lisäjauhatuksella voidaan liukenevan materiaalin määrä nostaa 27 % iin alkuperäisestä lähtöaineen kuitujen määrästä.E. The precipitate remaining in A of Embodiment II is treated with a base, preferably under conditions where the mixture is milled for 2 to 8 minutes, preferably 6 minutes, at a pressure of 4 to 10 bar, preferably 8 bar, at 170 ° C. Filter, neutralize and recover the solution. With this additional milling, the amount of soluble material can be increased to 27% of the original fiber content of the starting material.
Kustakin osavaiheesta A - E syntynyt hiilihydraattipitoinen liuos, joka käsittää glukoosi-,A carbohydrate-containing solution formed from each of steps A to E comprising glucose,
COC/O
0 25 galaktoosi-, mannoosi-, ksyloosi- ja arabinoosiyksiköitä käsitellään mikro-organismien li- ό pidituotolle soveltuvaan muotoon esimerkiksi värinpoistolla, pH:n säädöllä tai poistamalla ^ liuoksesta vettä ja käytetään mikro-organismin kasvatusalustana tai sen osana ja sallitaan 1 mikro-organismin tuottaa lipidiä.0 25 units of galactose, mannose, xylose and arabinose are treated in a form suitable for the growth of microorganisms by, for example, decolorization, pH adjustment or dehydration of the solution and used as a growth medium or part thereof for 1 microorganism. lipid.
CLCL
OO
ra 30ra 30
LOLO
o m.o m.
o CM .....o CM .....
Keksinnön erään kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaisesti otetaan puukuituja, jauhettua puuta, TMP-massaa, sahajauhoa, hioketta, kierrätyskuituja (tai neutraloitua uutetta edellä kuvatun kohdan B mukaisesti valmistettuna), hydrolysoidaan 5- 10 % väkevyisellä 18 hapolla (edullisesti 5%), lisäämällä kyseistä happoa (esim. Mineraali-happoa) 1 litra 100 g hydrolysoitavaa materiaalia kohti, pH:ssa noin 1, käyttämällä 90-100 °C lämpötilaa 2- 4 tunnin ajan, edullisesti 2 tuntia. Suodatetaan sakka eroon liuok-sesta. Hiilihydraatteja oli liuoksessa 4 -14 % lähtöaineen kuitujen määrästä laskettuna. Sakka voidaan käyttää kuitui-5 na tai jatkokäsitellä monosakkaridisaannon lisäämiseksi edellä esitetyn ensimmäisen suori tusmuodon kohtien C tai D tai molempien mukaisesti. Liuos erotetaan sakasta, neutraloidaan, suodatetaan ja käytetään joko sellaisenaan tai väkevöitynä mikro-organismin kasvualustaan tai sen osaksi ja sallitaan mikro-organismin tuottaa lipidiä.According to a third preferred embodiment of the invention, the wood fibers, pulverized wood, TMP pulp, sawdust, groundwood, recycled fibers (or neutralized extract prepared as described above under B) are hydrolyzed with 5 to 10% concentrated 18 acids (preferably 5%). (e.g. Mineral acid) per liter of 100 g hydrolyzable material at pH about 1 using a temperature of 90-100 ° C for 2-4 hours, preferably 2 hours. The precipitate is filtered off from the solution. Carbohydrates were present in the solution at 4-14%, based on the amount of fiber in the starting material. The precipitate may be used as a fiber or further processed to increase the yield of monosaccharide according to steps C or D of the first embodiment above, or both. The solution is separated from the precipitate, neutralized, filtered and used either as such or in concentrated medium or part of the growth medium of the micro-organism and allowed to produce lipid by the micro-organism.
10 IV.10 IV.
Keksinnön erään neljännen edullisen suoritusmuodon mukaisesti otetaan 100 g puu-kuituja, jauhettua puuta, TMP-massaa, sahajauhoa, hioketta tai suoritusmuodon I kohdista A - C tai suoritusmuodon II kohdasta A jäänyttä sakkaa, lisätään 5- 10 % happoa pH noin 15 1 (esim. mineraalihappoa) annetaan imeytä 2- 4 tunnin ajan edullisesti 2 tuntia. Valutetaan ylimääräinen happo pois ja sakka jauhetaan uudestaan kuiduttimessa (esim. siipi- tai levy-jauhin). Sakan lämpötilaa edullisesti nostetaan esihöyryttämällä minuutin ajan, eikä lauh-detta lasketa pois. Nostetaan lämpötila 150- 200 °C edullisesti 170 °C paineen ollessa 6-8 baaria (siipijauhin). Jauhamisaika valitaan puun mukaan 2- 15 minuutin väliltä. Suodate-20 taan sakka eroon liuoksesta. Jäännössakka voidaan käyttää polttoaineena tai jauhaa uudestaan edellä kuvatulla tavalla monosakkaridisaannon lisäämiseksi liuoksessa. Liuos neutraloidaan, suodatetaan ja käytetään sellaisenaan tai väkevöitynä ja käytetään suoritusmuotojen I - III kuvaamalla tavalla.According to a fourth preferred embodiment of the invention, 100 g of wood fibers, pulpwood, TMP pulp, sawdust, groundwood or precipitate from A-C of Embodiment I or A of Embodiment II is added, with an acid pH of about 15 1 (e.g. mineral acid) is allowed to absorb for 2-4 hours, preferably for 2 hours. Drain excess acid and re-ground the precipitate in a defibrator (eg, wing or plate refiner). The temperature of the precipitate is preferably raised by pre-steam for one minute and the condensate is not drained. The temperature is raised from 150 to 200 ° C, preferably 170 ° C, with a pressure of 6-8 bar (wing refiner). The milling time is selected from 2 to 15 minutes depending on the wood. Filter the precipitate off the solution. The residual precipitate can be used as fuel or refined as described above to increase the yield of the monosaccharide in solution. The solution is neutralized, filtered and used as such or concentrated and used as described in Embodiments I to III.
co δ 25 c\j ό V.co δ 25 c \ j ό V.
Keksinnön erään viidennen edullisen suoritusmuodon mukaisesti otetaan 100 g puukuituja, x jauhettua puuta, TMP-massaa, sahajauhoa, hioketta tai jotakin suoritus-muotojen I-IV mu- kaista jäännössakkaa, lisätään vahvaa 40- 72 % happoa (esim. rikkihappo) annetaan imey-δ 30 tyä 2- 4 tunnin ajan, edullisesti 2 tuntia huoneen lämpö-tilassa. Valutetaan ylimääräinen o happo pois ja sakka jauhetaan uudestaan kuiduttimessa (esim. siipi- tai levyjauhin). SakanAccording to a fifth preferred embodiment of the invention, 100 g of wood fibers, x ground wood, TMP pulp, sawdust, groundwood or any of the residual precipitate according to Embodiments I to IV are taken, 40-72% strong acid (e.g. sulfuric acid) is added. δ 30 work for 2-4 hours, preferably 2 hours at room temperature. Drain excess o acid and re-ground the precipitate in a defibrator (eg wing or plate refiner). Saka
C\JC \ J
lämpötilaa voidaan nostaa esihöyryttämällä minuu-tin ajan, eikä lauhdetta lasketa pois. Nostetaan lämpötila 150- 200 0 C edullisesti 170 0 C paineen ollessa 6-8 baaria (siipijauhin). Jauhamisaika valitaan puun mukaan 2-15 minuutin väliltä. Hiilihydraatti seos suo 19 datetaan ja sakka erotetaan liuoksesta. Lähtöaineena käytetystä sakasta liukenevan aineksen osuus on välillä 40-65 %. Jäännössakka voidaan käyttää polttoaineena tai jauhaa uudestaan monosakkaridi-saannon lisäämiseksi. Liuos neutraloidaan ja suodatetaan ja käsitellään jonkin suoritusmuodon I-IV mukaisesti.the temperature can be raised by pre-steaming for one minute and the condensate is not drained. The temperature is raised from 150 to 200 ° C, preferably 170 ° C, at a pressure of 6-8 bar (wing refiner). The milling time is selected from 2 to 15 minutes according to the wood. The carbohydrate mixture in the bog 19 is dated and the precipitate is separated from the solution. The proportion of soluble material in the precipitate used as starting material is between 40% and 65%. The residual precipitate can be used as fuel or refined to increase the yield of monosaccharide. The solution is neutralized and filtered and treated according to any one of embodiments I to IV.
55
Vaihtoehtoisesti sakkaan imeytetään huoneen lämpötilassa väkevää rikkihappoa 40 - 72 % 1-3 tunnin ajan edullisesti 1,5 tuntia. Tämän jälkeen happo laimennetaan 5 %:seksi ja keitetään normaalipaineessa 4 tuntia 100 0 C:ssa. Jatkokäsittely kuten edellä.Alternatively, 40 to 72% concentrated sulfuric acid is absorbed at room temperature for 1-3 hours, preferably 1.5 hours. The acid is then diluted to 5% and boiled under normal pressure for 4 hours at 100 ° C. Further processing as above.
1010
Lipidien tuotto mikro-organismien avullaLipid production by microorganisms
Esillä oleva keksintö mahdollistaa eri osavaiheiden tuottamat suodokset yhdistämällä lähtöaineen sisältämän hiilihydraatin sekä heksoosi- että pentoosimonosakkaridien 15 kokonaisvaltaisen käytön lipidiksi ja yksisolumassaksi mikrobiologisella prosesseilla. Kutakin talteen otettua suodosta voidaan esikäsittelyin, kuten pesun, neutraloinnin, värinpoiston tai muun jälkikäsittelytoimenpiteen jälkeen, käyttää sellaisenaan tai valinnaisesti yhdistettynä eri vesipitoisiin jakeisiin yksisolulipidin tuottamiseen. Keksintöön kuuluvan lähtöaineen käsittelytavoista johtuen keksintöä voidaan soveltaa myös etanolin tuot-20 tamiseen.The present invention enables the filtrates produced by the various sub-steps to combine the carbohydrate of the starting material with the complete use of both hexose and pentose monosaccharides as lipid and single cell mass by microbiological processes. Each recovered filtrate can be used as such or optionally combined with different aqueous fractions to produce a single cell lipid by pretreatments such as washing, neutralization, decolorization or other post-treatment. Due to the processing methods of the starting material of the invention, the invention can also be applied to the production of ethanol.
Suodos eli vesipitoinen jae, tai mikä tahansa suodosten yhdistelmä, lisätään mikro-organismin kasvualustalle, johon on tai johon siirrostetaan mikro-organismia ja annetaan mikro-organismin tuottaa lipidiä. Lipidi otetaan talteen mikro-organismi-massana tai lipidi 0 25 erotetaan kyseisestä massasta ja lipidi sekä siitä erotettu mikro-organismimassa otetaan ό talteen. Lipidit voidaan ottaa talteen tunnetuilla menetelmillä joko erottamalla ne soluista tai rikkomalla solut. Lipidi voidaan uuttaa solumurskeesta orgaanisella liuottimella. Kek- 1 sintöön soveltuvia lipidin talteenottomenetelmiä kuvataan esimerkiksi Z. Jacobin julkai-The filtrate, i.e. the aqueous fraction, or any combination of filtrates, is added to the medium of the microorganism to which the microorganism is inoculated or inoculated and the lipid is produced by the microorganism. The lipid is recovered as a mass of the micro-organism or the lipid 0 25 is separated from that mass and the lipid and the mass of the micro-organism isolated from it are recovered. Lipids can be recovered by known methods, either by separating them from the cells or by disrupting the cells. The lipid can be extracted from the cellular crush with an organic solvent. Lipid recovery methods suitable for use in the invention are described, for example, in Z. Jacob's
CLCL
sussa: Yeast Lipids: Extraction, Quality Analysis, and Acceptability, Critical Reviews in oo 30 Biotechnology, 12(5/6); 463-491 (1992). Eräs edullinen menetelmä lipidien talteen ottami- o seksi on faasierotus. Mikro-organismiin muodostuneen lipidin käsittely rasvahappojen es-sussa: Yeast Lipids: Extraction, Quality Analysis, and Acceptability, Critical Reviews in oo 30 Biotechnology, 12 (5/6); 463-491 (1992). One preferred method for lipid recovery is phase separation. Treatment of lipid formed in microorganism by fatty acid inhibitors
CVJCVJ
tereiksi voi tapahtua myös ilman edeltävää mikro-organismisolujen hajotusta ja sitä seu-raavaa rasvan eristysvaihetta.also may occur without the prior lysis of the microorganism cells and the subsequent fat isolation step.
2020
Esillä olevan keksinnön edullinen suoritusmuoto koskee menetelmää lipidin tai lipidiseok-sen muodostamiseksi eloperäisen lähtöaineen käsittelyssä syntyvästä hiilihydraatti seoksesta, joka käsittää heksoosi- ja pentoosisokereita monomeerisissä tai oligomeerisissä muodoissa, jonka menetelmän mukaan hiilihydraattipitoinen seos lisätään vesipitoiseen kasva-5 tusalustaan, jolla kasvatetaan lipidiä tuottavaa mikro-organismia, täydennetään alustaa kasvun edellyttämillä ravintoaineilla, suoritetaan kyseisen organismin siirrostus alustaan, kasvatetaan organismia ja sallitaan sen tuottaa lipidiä, otetaan solumassa talteen, ja erotetaan lipidi tai lipidiseos soluista tai käytetään rasvaa sisältävät solut tai niiden osat sellaisenaan.A preferred embodiment of the present invention relates to a process for forming a lipid or mixture of lipids from a carbohydrate mixture formed by treating an organic starting material comprising hexose and pentose sugars in monomeric or oligomeric forms, which comprises adding a carbohydrate , supplementing the medium with the nutrients necessary for growth, inoculating the organism, culturing and allowing the organism to produce lipid, recovering the cell mass, and extracting the lipid or lipid mixture from the cells or using the fat-containing cells or portions thereof as such.
1010
Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan erityinen joustavuus lipidin tuottamiseen mikrobiologisesti. Sekä heksoosi- että pentoosi sokereita sisältävä jae on luontainen hiili-lähde useille lipidiä tuottaville mikro-organismeille. Menetelmän etuna on siten myös, että mikro-organismin valinta voidaan tehdä laajoissa rajoissa, kuten lipidin tuottokyvyn, bio-15 massan tuoton, kasvatustavan tai kasvatusolosuhteiden perusteella. Mikro-organismin muut aineosat kuin lipidi, voidaan käyttää energiataloudellisesti usealla eri tavalla siten keksinnön mukaisen prosessin kokonaistaloudellisuutta parantaen. Edullisia lipidivapaan mikro-organismimassan käyttötapoja on hydrolyysi ja kierrätys lipidiä tuottavan mikro-organismin kasvualustaan tai käyttö rehuna tai ravintoaineena. Mikro-organismi valitaan 20 luonnollisista tai geneettisesti muunnelluista rasvaa keräävistä mikro-organismeista, edullisesti hiivoista, homeista, bakteereista ja levistä, edullisemmin hiivoista ja homeista, sopi-vimmin hiivoista. Olennaista on, että käytettävä mikro-organismi kykenee tuottamaan lipidiä heksoosi- tai pentoosisokereista tai molemmista. Keksinnön piiriin kuuluvat siten kaikki mikro-organismit, joiden lipidin kerääminen perustuu niiden sisältämäänThe process of the invention achieves particular flexibility in microbiological production of lipid. The fraction containing both hexose and pentose sugars is a natural carbon source for many lipid producing microorganisms. Thus, the method also has the advantage that the choice of the microorganism can be made within wide limits, such as lipid production capacity, bio-15 mass production, culture method or culture conditions. The non-lipid constituents of the microorganism can be used in a variety of energy-efficient ways, thereby improving the overall economy of the process of the invention. Preferred uses for the lipid-free microorganism mass are hydrolysis and recycling to the culture medium of the lipid-producing microorganism, or as feed or nutrient. The microorganism is selected from natural or genetically modified fat-collecting microorganisms, preferably yeasts, molds, bacteria and algae, more preferably yeasts and molds, most preferably yeasts. It is essential that the microorganism used is capable of producing lipid from hexose or pentose sugars, or both. The invention thus encompasses all microorganisms whose lipid collection is based on what they contain
COC/O
o 25 ATP:sitraattilyaasiaktiivisuuteen (EC 2.3.3.8).o 25 ATP: for citrate lyase activity (EC 2.3.3.8).
i oi o
Keksintöön soveltuvat lipidiä syntetisoivat hiivasuvut käsittävät seuraavia sukuja: x Candida, Yarrowia, Lipomyces, Rhodotorula ja Cryptococcus, joihin kuuluvia ksyloosi-Suitable lipid synthesizing yeast strains for use in the invention include the following genera: x Candida, Yarrow, Lipomyces, Rhodotorula and Cryptococcus, which include xylose
CLCL
pentoosi sokeria lipidiksi syntetisoivia kantoja ovat esimerkiksi Candida curvata (D) ro 30 (Evans, C.T. ja Ratledge,1983. A comparison of the oleaginous yeast, Candida curvata, o grown on different carbon sources in continuous and batch culture, Lipids 18 623-629),strains that synthesize pentose sugar into lipid include, for example, Candida curvata (D) ro 30 (Evans, CT and Ratledge, 1983). A comparison of the oleaginous yeast, Candida curvata, grown on different carbon sources in continuous and batch culture, Lipids 18 623-629 )
C\JC \ J
Rhodotorula gracilis (Yoon, S., Rhim, J., Choi, S., Ryu, D. ja Rhee, J. 1982. Effect of Carbon and Nitrogen Sources on Lipid Production of Rhodotorula gracilis, J. Ferment. Tech-nol. 60, 243-246) j a Rhodosporidium toruloides, Rhodotorula glutinis, Rhodotorula gram- 21 inis,Lipomyces starkeyi, Lipomyces lipofer, Candida lipolytica, Cryptococcus, Cryptococcus albidus, Trichosporon cutaneum ja Trichosporonpullulans (Fall, R., Phelps, P. ja Spindler, D. 1984, Bioconversion of Xylan to Triglycerides by Oil-Rich Yeasts, Appi. Environ. Mircobiol. 47, 1130-1134) sekä arabinoosi-pentoosisokeria lipidiksi syntetisoiva 5 kanta Lipomyces starkeyi (Naganuma, T., Uzuka, Y. ja Tanaka K. 1985. Physiological Factors Affecting Total Cell Number and Lipid Content of the Yeast, Lipomyces starkeyi, J. Gen. Appi. Microbiol. 31, 29-37).Rhodotorula gracilis (Yoon, S., Rhim, J., Choi, S., Ryu, D. and Rhee, J. 1982. Effect of Carbon and Nitrogen Sources on Lipid Production of Rhodotorula gracilis, J. Ferment. Tech. 60, 243-246), and Rhodosporidium toruloides, Rhodotorula gluline, Rhodotorula graminis, Lipomyces starkeyi, Lipomyces lipofer, Candida lipolytica, Cryptococcus, Cryptococcus albidus, Trichosporon cutaneum and Trichosporonpullulans, Ph. D. 1984, Bioconversion of Xylan to Triglycerides by Oil-Rich Yeasts, Appl. Environ. Mircobiol. 47, 1130-1134) and strain 5 of Lipomyces starkeyi (Naganuma, T., Uzuka, Y. and Tanaka K.) Synthesizing arabinose-pentose sugar to lipid. 1985. Physiological Factors Affecting Total Cell Number and Lipid Content of Yeast, Lipomyces starkeyi, J. Gen. Appl. Microbiol. 31, 29-37).
Vastaavasti keksintöön soveltuvat rasvaa keräävät homesuvut käsittävät seuraavia: 10 · Mortierella • MucorCorrespondingly, the fat-collecting molds suitable for the invention comprise: 10 · Mortierella • Mucor
Vastaavasti rasvaa keräävät bakteerisuvut käsittävät seuraavia: • Rhodococcus 15 · OscillatoriaSimilarly, fat-collecting bacterial strains include: • Rhodococcus 15 · Oscillatoria
Samoin rasvaa keräävät mikroleväsuvut käsittävät seuraavia: • Crypthecodiniumi • Ulkenia 20 · SchizochytriumSimilarly, the fat-collecting microalgae genera include: • Crypthecodinium • Ulkenia 20 · Schizochytrium
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan lipidien synteesiin käytetään mikro-organismeja, jotka syntetisoivat soluihinsa rasvahappoja sisältävää lipidiä määränä, joka co edullisesti on 12- 65 paino-% solujen kuivapainosta.According to a preferred embodiment of the invention, microorganisms are used for lipid synthesis which synthesize lipid-containing lipid in their cells in an amount preferably of 12 to 65% by weight of the dry weight of the cells.
° 25 i Y Keksinnön erityisen edullisen suoritusmuodon mukaan kasvatusalustaan käytetään ravin- cö teinä keksinnössä muodostuvaa lipidivapaata biomassaa mikro-organismille soveltuvalla g tavalla käsiteltynä. Kasvatusalustaa voidaan näiden komponenttien lisäksi täydentää käy- o tettävälle mikro-organismille edullisilla komponenteilla. Tuottaakseen lipidiä mikroin 30 organismi yleisesti tarvitsee muun muassa hiililähteen, jonka se esillä olevassa keksinnössä o saa lähtöaineesta, typpilähteen, kuten epäorgaanisen ammoniumsuolan (esim. ammonium- sulfaatti) tai orgaanisen typpilähteen (esim. aminotyppi, hiivauute, tai hydrolysoitu solumassa), ja hivenainelähteen, kuten fosfaatti-, sulfaatti-, kloridi-, vitamiini- tai kationiläh- 5 22 teen (esim. Mg-, K-, Na-, Ca-, Fe- tai Cu-ionilähteen), jolloin näitä komponentteja tarvittaessa voidaan lisätä alustalle. Sovellettaessa esillä olevan keksinnön menetelmää, solujen lipidipitoisuus on edullisesti 40 p-%, edullisimmin 65 p-%.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the lipid-free biomass formed in the invention is used as nutrient medium in a suitable manner for the microorganism. In addition to these components, the culture medium may be supplemented with components that are beneficial to the microorganism used. In order to produce lipid in the microorganism, the organism generally requires, among other things, a carbon source it obtains from the starting material, a nitrogen source such as an inorganic ammonium salt (e.g. ammonium sulfate) or an organic nitrogen source (e.g. amino nitrogen, yeast extract, or hydrolyzed cellulose) such as a phosphate, sulfate, chloride, vitamin or cation source (e.g., a source of Mg, K, Na, Ca, Fe or Cu), where appropriate, these components may be added to the support. When applying the method of the present invention, the lipid content of the cells is preferably 40 wt%, most preferably 65 wt%.
Biopolttoaineen valmistusBiofuel production
Mikro-organismiperäisen lipidin sisältämä rasvahappoesteri voidaan käsitellä biodiesel-polttoaineeksi soveltuvaksi millä tahansa tunnetulla menetelmällä. Eräs edullinen tapa on 10 suorittaa vaihtoesteröinti lyhytketjuisten alkoholien, edullisesti metanolin, kanssa rasvahapon alkoholiesteriksi.The fatty acid ester of the microorganism-derived lipid can be processed to be biodiesel fuel by any known method. One preferred way is to carry out transesterification with short chain alcohols, preferably methanol, to the fatty acid alcohol ester.
Vaihtoesteröinnillä tapahtuvassa biodieselin valmistuksessa syntyvä energiataloudellisesti vaikeasti hyödynnettävä epäpuhdas, alkoholisia yhdisteitä, kuten glyserolia tai esteröimä-15 töntä rasvahappojen suolaa sisältävä sivuvirta voidaan käyttää uudelleen yksisolulipidin tuottamiseen, joka yksisolulipidi on käytettävissä sellaisenaan tai kierrätettävissä muuhun biologista alkuperää olevaan glyserolipidiä sisältäviin materiaaleihin.The side-stream of energy-poor, crude, untreated, alcohol-rich, alcoholic compounds such as glycerol or esterified-15 fatty acid salt from biodegradation of biodiesel can be reused to produce a single cell lipid which is available as such or recyclable to other biological material.
20 Keksinnön etujaAdvantages of the Invention
Keksinnön etuihin kuuluu, että menetelmään tarvittava laitteisto on yksinkertainen ja siihen liittyvä teknologia valmistuksen ja käytön osalta tunnettua. Keksinnön mukainen menetelmä ei ole sidottu tuotantomittakaavaan, vaan se on helposti skaalattavissa käsiteltävänIt is an advantage of the invention that the equipment required for the process is simple and the technology associated with it is known in terms of manufacture and use. The method of the invention is not bound to a production scale, but is easily scalable to be processed
COC/O
o 25 lähtöaineen hiilihydraattipitoisuuden ja määrän mukaiseksi. Menetelmän suorittaminen li- ό pidin tuottamiseksi ei edellytä energiaa vaativaa lämmitystä, paineistettuja yksikköoperaa- i tioita eikä happo-, emäs- tai entsyymikatalyyttien lisäksi muita kemiallisia katalyyttejä.o 25 to the carbohydrate content and amount of the starting material. Performing the process for producing the holder does not require energy-intensive heating, pressurized unit operations, and no chemical catalysts other than acid, base or enzyme catalysts.
x Menetelmä edellyttää vain sellaisten kemikaalien käyttöä tai biomateriaalin prosessointia, jotka ovat liitettävissä keksinnön mukaisen menetelmän sisäiseen kiertoon. Menetelmä ei o ra 30 myöskään edellytä kustannuksia kasvattavaa veden poistoa käymiskelpoisten sokerien liu- o oksista, sillä laimeat hiilihydraattiliuokset soveltuvat sellaisenaan käytettäviksi mikro- c\j organismin kasvualustaan tai kasvualustana. Menetelmän kokonaistaloudellisuutta parantaa se, että siinä syntyvää lipidivapaata biomassaa voidaan sisäisen kierron lisäksi käyttää moniin eri tarkoituksiin, kuten yksittäisten eloperäisten aineosien tuottamiseen, rehuna tai 23 rehun raaka-aineena tai täydentävänä kasvatusalustana mikro-organismin tuottamiseen. Menetelmää on sovelias myös yksisolubiomassan ja etanolin tuottamiseen.The process requires only the use of chemicals or processing of biomaterial that can be incorporated into the internal cycle of the process of the invention. Nor does the process require a cost-increasing dewatering of solutions of fermentable sugars, since dilute carbohydrate solutions are suitable as such for use as a medium or medium for a microorganism. The overall economy of the process is enhanced by the fact that the resulting lipid-free biomass can be used in addition to the internal cycle for a variety of purposes, such as the production of individual organic ingredients, feed or 23 feed raw materials or supplementary media for microorganism production. The method is also suitable for the production of single cell biomass and ethanol.
Tunnetun tekniikan ratkaisuissa on kuvattu etanolin tuottoon mikrobiologisia vaiheita 5 sisältäviä menetelmiä, joissa käytetään raaka-aineena hiilihydraattipitoisia materiaaleja sellaisenaan tai monosakkarideiksi muutettuina. Patenttihakemusjulkaisussa US 2002/0185447 ja patentissa US 5637502 kuvataan myös hiilihydraattien käsittelymenetelmiä, kuten käsittelyä hapolla tai emäksellä, joiden käsittelyjen jälkeen seuraa alkoholikäy-minen. Kummatkin mainitut menetelmät rajoittuvat mikrobiologisen käsittelyn osalta eta-10 nolin tuottoon, johon käytetään polysakkarideista muodostettua heksoosisokeria. Patentti hakemusjulkaisussa US 2003/0096385 tuotetaan prenyylialkoholia (alkoholin geranyyli- ja famesyylisohdannaisia) mikro-organismeilla.Prior art solutions have described microbiological steps 5 for ethanol production using carbohydrate-containing materials as such or in the form of monosaccharides. US 2002/0185447 and US 5637502 also disclose methods of treating carbohydrates, such as treatment with an acid or a base, followed by alcohol fermentation. Both of these methods are limited in microbiological processing to the production of ethanol 10 using polysaccharide hexose sugar. Patent application US 2003/0096385 produces prenyl alcohol (geranyl and famesyl derivatives of alcohol) by microorganisms.
Patenttihakemusjulkaisu WO 03/038067 kuvaa menetelmän, jolla sieniin kuuluvan mikro-15 organismin perimän muuntelulla voidaan saada aikaan organismi, joka kykenee hyödyntämään pentoosisokereita. Julkaisussa tähdätään yksinomaan etanolin tuottoon.WO 03/038067 describes a method by which an organism capable of utilizing pentose sugars can be obtained by modifying the genome of a fungal micro-organism. The publication focuses solely on ethanol production.
Keksintö tuo uuden ratkaisumahdollisuuden erityisesti selluloosa-ja paperiteollisuudessa tapahtuvan puun termomekaanisten prosessien merkittävämmän vesipitoisen sivuvirran 20 hyötykäyttämiseksi erityisesti liikennepolttoaineen raaka-aineeksi. Keksinnöllä voidaan laskea puun mekaanisen massan valmistuksessa syntyvän hiilihydraattipitoisen sivuvirran biologista kuormittavuutta ja siten jäteveden käsittelyn energia-kustannuksia. Keksintö on konkreettisessa muodossa lipidintuottoprosessi, joka tarjoaa ympäristöystävällisin ratkaisun siihen, miten esimerkiksi laimeaa, TMP-prosesseista tai niitä vastaavista puun mekaa-The invention provides a novel solution for utilizing a more significant aqueous side stream 20 of thermo-mechanical processes in wood pulp and paper industry in particular as a feedstock for transport fuel. The invention can be used to calculate the bioavailability of the carbohydrate-containing side stream from the production of mechanical pulp of wood and thus the energy cost of wastewater treatment. The invention is in concrete form a lipid production process which provides the most environmentally friendly solution, for example, from dilute, TMP or similar wood mechanics.
COC/O
o 25 nisistä käsittelyistä syntyvistä hiilihydraatteja sisältävistä vesipitoisista jakeista tuotetaan ό liikennepolttoaineen, biodieselin, raaka-ainetta.o 25 carbohydrate-containing aqueous fractions from these processes produce ό raw material for transport fuel, biodiesel.
cö x Menetelmä tarjoaa myös suoritusvaihtoehtoja muiden lähtömateriaalien hyötykäyttöön.cö x The method also provides performance alternatives for the utilization of other starting materials.
CLCL
Menetelmän mukaisesti lähtöaineena voidaan käyttää kierrätyskuituja, kuten paino- oö 30 paperia, pakkausmateriaalia ja niihin verrattavia selluloosapohjaisia materiaaleja.According to the method, recycled fibers such as paper weight, packaging material and comparable cellulose-based materials can be used as starting material.
r-- o o C\1 24r-- o o C \ 1 24
Tunnettuun, tekniikkaan verrattuna keksintö täten täyttää kestävän kehityksen periaatteet, kasvattamalla lipidiraaka-aineen saatavuutta ja vähentämällä eloperäisen lipidin kokonaistarvetta muista lähteistä. Keksintö siten parantaa uusiutuviin luonnonvaroihin perustuvien biopolttoaineiden raaka-aineiden satavuutta ja luo edellytykset niiden tuotantokustannusten 5 saattamiseksi kuluttajien hyväksymälle loppukäyttäjätasolle.Compared to the prior art, the invention thus fulfills the principles of sustainable development by increasing the availability of the lipid raw material and reducing the total need for organic lipid from other sources. The invention thus improves the availability of raw materials for biofuels based on renewable resources and creates the conditions for bringing their production costs 5 to the level of end-users accepted by consumers.
Lähtöaineen kokonaiskäytön kannalta keksintö ei rajoitu pelkästään sen sisältämän hiilihydraatin kokonaiskäyttöön. Menetelmä sisältää myös vaiheet, jotka mahdollistavat puuaineksessa olevan uuteaineen sisältämien lipidikomponenttien talteenoton. Käsiteltäessä 10 lähtöainetta vedellä suodoksesta erottuu lipidikomponenttia, joka voidaan ottaa vesiliuoksesta talteen alan ammattilaisen tuntemilla menetelmillä. Lähtöaineen happokäsittelyn tuloksena uuteaineen lipideistä syntyy vapaita rasvahappoja, jotka erotetaan suodoksesta liukenemattomina maa-alkalimetallisuoloina, kuten Ca' -suoloina, ja jotka sakan erottamisen jälkeen vaihtoesteröidään alkoholiestereiksi. Vastaavasti, lähtöaineen emäsuutto 15 tuottaa uuteaineesta rasvahappojen suolaa, joka on vesiliukoinen ja siten sekoittuneena su-odokseen. Keksinnössä kyseinen suola muutetaan veteen liukenemattomaan suolan muotoon, kuten Ca++-suolaksi, ja erotetaan sakka vesifaasista ja käytetään rasvahappoalkoho-liesteridien valmistukseen.In terms of the overall use of the starting material, the invention is not limited to the total use of the carbohydrate it contains. The method also includes the steps of recovering the lipid components contained in the woody extract. When treating 10 starting materials with water, the lipid component is separated from the filtrate, which can be recovered from the aqueous solution by methods known to those skilled in the art. The acid treatment of the starting material results in free fatty acids from the lipid of the extract which are separated from the filtrate as insoluble alkaline earth metal salts, such as Ca 'salts, which, after separation of the precipitate, are esterified to alcohol esters. Correspondingly, the base leaching of the starting material from the extract produces a salt of fatty acids which is soluble in water and thus mixed with the molten material. In the invention, the salt in question is converted into a water-insoluble salt form, such as a Ca ++ salt, and the precipitate is separated from the aqueous phase and used for the preparation of fatty acid alcohol esters.
2020
Seuraavat esimerkit on tarkoitettu havainnollistamaan keksintöä, eikä niitä tule pitää tätä keksintöä millään tavalla rajoittavina. Keksintö ei myöskään millään tavoin rajoitu käytettyihin mikro-organismikantoihin. Keksinnön voi toteuttaa paitsi käytettyjen kantojen myös muiden saman lajin tai suvun kantojen avulla. Lipidejä tuottavia mikro-organismeja onThe following examples are intended to illustrate the invention and are not to be construed as limiting the invention in any way. The invention is also in no way limited to the microorganism strains used. The invention may be accomplished not only by the strains used but also by other strains of the same species or genus. There are microorganisms producing lipids
COC/O
0 25 yleisesti saatavissa ja niitä löytyy useista kantakokoelmista, esimerkiksi ATCC, DSM jne.0 25 commonly available and can be found in several stock collections, eg ATCC, DSM, etc.
ö Lipidejä tuottavia mikro-organismeja ja lipidien tuottoprosesseja mikro-organismeilla ^ (myös levillä) on kuvattu kirjallisuudessa, esimerkiksi teoksissa Single Cell Oils, toim. Z.Lipid producing microorganisms and lipid production processes with microorganisms ^ (also in Levi) have been described in the literature, for example in Single Cell Oils, ed. Z.
1 Cohen ja C. Ratledge, AOCS Press, 2005 ja Microbial Lipids, toim. C. Ratledge ja S.G.1 Cohen and C. Ratledge, AOCS Press, 2005 and Microbial Lipids, eds. C. Ratledge and S.G.
CLCL
Wilkinson, voi. 1 ja 2, Academic Press, 1988.Wilkinson, vol. 1 and 2, Academic Press, 1988.
ra 30ra 30
LOLO
r-- o o C\1 25r-- o o C \ 1 25
Esimerkit Esimerkki 1 5 Puukuituja, jauhettua puuta, TMP-massaa, sahajauhoa ja hioketta, 100 g kutakin, pidettiin 1 litrassa kiehuvaa vettä, 90-100 °C, 2 tunnin ajan. Liuokset suodatettiin erilleen kuitu-aineksista (myöhemmin sakka). Sakat otettiin talteen ja käsiteltiin eri vaihtoehdoin mo-nosakkaridisaannon lisäämiseksi jonkin esimerkeissä 4 tai 5 esitetyn vaihtoehdon mukaisesti. Liuosten hiilihydraattisaannot vaihtelivat välillä 2-6 % lähtöaineesta riippuen, ollen 10 tyypillisesti 4 %, kun lähtöaineena käytettiin korkeassa lämpötilassa (yli 170 °C) jauhettua kuusikuitua. Osa liuoksista käytettiin ilman edeltävää haihdutusta uudelleen seuraavien kuituerien uuttamiseen ja osa liuoksista konsentroitiin haihduttamalla kunnes saavutettiin noin 20 paino-%:n kuiva-ainepitoisuudet. Konsentroidut suodokset otettiin talteen yk-sisolulipidin tuottamiseksi. Liuenneet hiilihydraatit olivat uutetulle puulajille tyypillisiä 15 j akautuen heksooseiksi j a pentooseiksi.EXAMPLES Example 1 Wood fibers, ground wood, TMP pulp, sawdust and groundwood, 100 g each, were kept in 1 liter of boiling water, 90-100 ° C, for 2 hours. The solutions were filtered off from the fibrous material (later a precipitate). The precipitates were recovered and treated with various alternatives to increase the monosaccharide yield according to one of the alternatives shown in Examples 4 or 5. The carbohydrate yields of the solutions ranged from 2% to 6%, depending on the starting material, typically 10% when using high temperature (above 170 ° C) powdered spruce as the starting material. Some solutions were used without prior evaporation to re-extract subsequent batches of fibers and some solutions were concentrated by evaporation until dry solids contents of about 20% by weight were achieved. Concentrated filtrates were recovered to yield a single cell lipid. Dissolved carbohydrates were typical of the extracted wood species, including hexoses and pentoses.
Esimerkki 2 20 Puukuituja, jauhettua puuta, kierrätyskuitua, TMP-massaa, sahajauhoa ja hioketta, lisättiin kutakin yhteen litraan 5 % alkaliliuosta (NaOH) ja sekoitettiin 90 - 100 °C:ssa 3 tunnin ajan. Tehtiin suodatukset normaalilämpötilassa ja sakat otettiin jatkokäsittelyyn monosak-karidien tuottamiseksi esimerkin 4 mukaisesti. Uuttoliuokset käsiteltiin siten, että kustakin liuoksesta osa käytettiin uudelleen seuraavan kuituerän käsittelemiseen, osa neutraloitiinExample 2 Wood fibers, pulverized wood, recycled fiber, TMP pulp, sawdust and groundwood were added to each liter of 5% alkaline solution (NaOH) and stirred at 90-100 ° C for 3 hours. Filtration was carried out at normal temperature and the precipitates were further processed to produce the monosaccharides according to Example 4. The extraction solutions were treated so that part of each solution was reused for the next batch of fiber, part neutralized
COC/O
o 25 ja osa johdettiin hydrolysointiin esimerkin 4 mukaisesti, koska emäksisiin uuttoliuoksiin ό oli liuennut jonkin verran ligniiniä sekä oligo- ja polysakkarideja. Kuvatulla emäs- ^ käsittelyllä eri lähtöaineista saatuihin liuoksiin oli jäänyt keskimäärin 5 % lähtöaineen pai- x nosta.25 and a portion was led to hydrolysis according to Example 4 because some lignin, oligo- and polysaccharides had been dissolved in the basic extraction solutions. On the basis of the described base treatment, solutions obtained from different starting materials had an average of 5% by weight of the starting material.
XX
CLCL
OO
cö 30 Alkuperäisessä emäskäsittelyssä saatuja sakkoja käsiteltiin myös uudelleen emäksellä o toistaen aiempi emäskäsittely ja jauhettiin 6 minuutin ajan 8 baarin paineessa, lämpö- <m tilassa 170 °C. Tällä lisäjauhatuksella voitiin emäsliuokseen liukenevan materiaalin määrä 26 nostaa keskimäärin 27 % iin alkuperäisistä lähtöaineiden määristä. Liuoksista tuli mustia ja ne neutraloinnin, hydrolysoinnin ja konsentroinnin jälkeen käsiteltiin värin poistamiseksi aktiivihiilellä ja ioninvaihtajalla. Seokset otettiin talteen ja käytettiin yksisolulipidin tuottamiseksi.The precipitates from the original base treatment were also re-treated with base, repeating the previous base treatment and milled for 6 minutes at 8 bar at a temperature of 170 ° C. By this additional milling, the amount of material 26 soluble in the alkaline solution could be increased to an average of 27% of the initial amounts of starting materials. The solutions became black and after neutralization, hydrolysis and concentration were treated with charcoal and ion exchanger to remove color. The mixtures were recovered and used to produce a single cell lipid.
55
Esimerkki 3Example 3
Puukuituja, jauhettua puuta, TMP-tai MDF-massaa, sahajauhoa, hioketta, kierrätyskuituja 10 ja neutraloitua uutetta esimerkin 2 mukaisesti valmistettuna, 100 g kutakin, hydrolysoitiin yhdessä litrassa 5 % mineraalihappoa, pH 1, 90-100 °C:ssa 3 tunnin ajan. Sakat suodatettiin eroon liuoksista. Liuoksissa oli monosakkarideja keskimäärin 10 % lähtöaineen määristä. Kutakin liuosta käsiteltiin siten, että osa neutraloitiin, suodatettiin ja konsentroitiin haihduttamalla kunnes saavutettiin noin 20 paino-%:n monosakkaridien määrä ja konsent-15 roidut liuokset otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi. Osaa liuoksista käytettiin sellaisenaan uudelleen seuraavien lähtöaine-erien hydrolysoimiseen kuten tässä esimerkissä on kuvattu. Sakat käsiteltiin edelleen monosakkaridisaannon lisäämiseksi seuraavan esimerkin 5 mukaisesti.Wood fibers, pulverized wood, TMP or MDF pulp, sawdust, groundwood, recycled fibers 10 and neutralized extract prepared according to Example 2, 100 g each, were hydrolyzed in one liter of 5% mineral acid, pH 1, at 90-100 ° C for 3 hours. . The precipitates were filtered off from the solutions. The solutions contained an average of 10% of the starting material in the monosaccharides. Each solution was treated so that the portion was neutralized, filtered and concentrated by evaporation until about 20% by weight of the monosaccharide was reached and the concentrated solutions were collected to produce a single cell lipid. Some of the solutions were used as such to hydrolyze the following batches of starting materials as described in this example. The precipitates were further treated to increase the yield of monosaccharide according to the following Example 5.
2020
Esimerkki 4Example 4
Puukuituja, jauhettua puuta, TMP-, MDF-massaa, sahajauhoa, hioketta, olkea, viljan kuorta ja esimerkkien 1-3 mukaista sakkaa, 125 g kutakin, lisättiin rikkihappoliuokseen, co o 25 jonka pitoisuus oli 10 % ja annettiin hapon imeytä 2 tuntia. Ylimääräinen happo valutettiin ό pois ja seokset johdettiin siipijauhimeen, lämpötilaa nostettiin esihöyryttämällä 11 minuu- i tin ajan laskematta lauhdetta pois, jonka jälkeen lämpötila nostettiin 160 °C:een ja paine x 8 baariin ja suoritettiin jauhatus siipijauhimella. Seoksen jauhamisaika valittiin kuusi- Q_ kuiduille 11 minuutiksi. Jauhamisen jälkeen sakat erotettiin liuoksista. Kukin sakka cö 30 jaoteltiin niin, että osa käytettiin polttoon ja osa jauhettiin uudestaan monosakkari- h*.Wood fibers, ground wood, TMP, MDF pulp, sawdust, groundwood, straw, grain bark and the precipitate of Examples 1-3, 125 g each, were added to a 10% sulfuric acid solution and allowed to absorb the acid for 2 hours. Excess acid was drained and the mixtures were introduced into a wing refiner, the temperature was raised by pre-steam for 11 minutes without draining the condenser, then the temperature was raised to 160 ° C and the pressure x 8 bar, and refined with a wing refiner. The blend grinding time was selected for the six Q_ fibers for 11 minutes. After grinding, the precipitates were separated from the solutions. Each precipitate c0 30 was divided so that a portion was used for incineration and a portion was refined into a monosacchar *.
o disaannon lisäämiseksi seuraavan esimerkin 5 mukaisesti. Vastaavasti liuokset c\j neutraloitiin, suodatettiin ja konsentroitiin haihduttamalla kunnes saavutettiin noin 20 % monosakkaridikonsentraatiot. Nämä liuokset otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi.o to increase the yield according to the following Example 5. Similarly, the solutions were neutralized, filtered and concentrated by evaporation until about 20% monosaccharide concentrations were achieved. These solutions were recovered to produce a single cell lipid.
2727
Esimerkki 5 5 ID. Puukuitua, jauhettua puuta, TMP-massaa, sahajauhoa, hioketta, olki- ja viljakuitua sekä esimerkkien 1-4 mukaisia jäännössakkoja, 125 g kutakin, lisättiin 40 % rikki-happoliuokseen ja annettiin imeytä 2 tuntia huoneen lämpötilassa. Ylimääräinen happo valutettiin pois ja sakat jauhettiin siipikuiduttimessa siten, että sakkojen lämpötilaa nostettiin esihöyryttämällä 11 minuutin ajan laskematta lauhdetta pois. Lämpötila nostettiin sen 10 jälkeen 170 °C:een ja paine 8 baariin. Sopivin jauhamisaika oli olki- ja viljakuiduille 11 minuuttia. Sakat erotettiin liuoksista. Liuenneen aineksien osuudet olivat keskimäärin yli 50 % lähtöaineesta. Liuokset neutraloitiin, suodatettiin ja konsentroitiin haihduttamalla ja otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi. Sakat eli jäännöskuidut johdettiin osin polttoon ja osin jauhettiin uudestaan tämän esimerkin mukaisesti monosakkari di saannon 15 lisäämiseksi.Example 5 5 ID. Wood fiber, pulverized wood, TMP pulp, sawdust, groundwood, straw and cereal fiber and the residual fines of Examples 1-4, 125 g each, were added to 40% sulfuric acid solution and allowed to soak for 2 hours at room temperature. The excess acid was drained off and the precipitates were ground in a wing fiber so that the temperature of the precipitates was raised by pre-evaporation for 11 minutes without draining the condensate. The temperature was then raised to 170 ° C and the pressure to 8 bar. The preferred milling time for straw and cereal fibers was 11 minutes. The precipitates were separated from the solutions. The proportions of solutes were, on average, more than 50% of the starting material. The solutions were neutralized, filtered and concentrated by evaporation and collected to produce a single cell lipid. The precipitates, i.e. residual fibers, were partially incinerated and partly refined according to this example to increase the yield of the monosaccharide.
Edellä kuvattuihin lähtöaineisiin imeytettiin erikseen myös väkevää rikkihappoa (72 %), käsittelyaika 2 tuntia huoneen lämpötilassa. Tämän jälkeen happo laimennettiin 5 %:seksi ja keitettiin normaalipaineessa 4 tuntia 100 °C:ssa. Jatkokäsittelyjä syntyneiden jakeiden 20 käyttö tapahtui, kuten edellä.Concentrated sulfuric acid (72%) was also separately absorbed into the starting materials described above for a treatment time of 2 hours at room temperature. The acid was then diluted to 5% and boiled under normal pressure for 4 hours at 100 ° C. The use of fractions resulting from further treatments was carried out as above.
Esimerkki 6 co o 25 Akanasta, oljesta ja viljan kuorista voidaan tuottaa yksisolulipidin tuottamiseen soveltuvaa ό monosakkaridia hydrolysoimalla suoraan 5 %:lla hapolla tai impregnoida väkevämmällä ja hydrolysoida 5 %:ssa liuoksessa tai käsitellä ensin emäksellä ja hydrolysoida erikseen he-x miselluloosa ja selluloosa kuten edellisissä esimerkeissä on esitetty. Näihin käsittelyihinExample 6 co o 25 The Ak monosaccharide suitable for producing a single-cell lipid can be produced from akana, straw and cereal husks by direct hydrolysis with 5% acid or by impregnation and concentration in 5% solution or by treatment with alkali and hydrolysis of are shown in the examples. For these treatments
CLCL
voidaan yhdistää käsittelyt impregnoinnilla hapolla tai emäksellä ja näitä seuraavilla tois-o ra 30 tuvilla jauhatuksilla siipi- tai levyjauhimessa termomekaanisen massan aikaan saamiseksi, o Tässä esimerkissä kuitenkin akanaa, olkea ja viljan kuorta (125 g kutakin) esihöyrytettiincombinations of treatments with impregnation with acid or base and subsequent refinement in a wing or plate refiner to obtain a thermomechanical pulp, but in this example, chaff, straw and cereal husks (125 g each) were pre-steamed
C\JC \ J
11 minuuttia 8 bar paineessa ja käsiteltiin siipijauhimessa 170 °C:n lämpötilassa termomekaaniseksi massaksi. Syntyneet termomekaaniset massat hydrolysoitiin 5 % hapossa (rik- 28 kihappo) yhden litran tilavuudessa 90 -100 °C:ssa normaalipaineessa 4 tuntia. Suodatettiin liuososat eroon ja neutraloitiin. Tämän jälkeen liuokset konsentroitiin ja otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi. Monosakkaridien saanto oli keskimäärin 50 % lähtöaineesta. Suodatuksesta jääneet sakat käsiteltiin uudelleen hiilihydraatti saannon kasvatta-5 miseksi termomekaanisesti, esimerkin 5 mukaisesti ja osa johdettiin poltettavaksi.11 minutes at 8 bar and treated in a wing refiner at 170 ° C to a thermomechanical mass. The resulting thermomechanical pulps were hydrolyzed in 5% acid (sulfuric acid) in a volume of one liter at 90-100 ° C under normal pressure for 4 hours. The solution portions were filtered off and neutralized. The solutions were then concentrated and recovered to produce a single cell lipid. The yield of monosaccharides was on average 50% of the starting material. The precipitates from the filtration were reprocessed to increase the yield of the carbohydrate thermomechanically, as in Example 5, and a portion was sent to incineration.
Esimerkki 7 10 Akanaa, olkea tai viljan kuorta (16 kg kutakin) kutakin käsiteltiin 100 litrassa 90 - 100 °C alkaliliuosta (1,2 M NaOH) 4 tuntia. Seos jaettiin sakaksi ja liuokseksi. Syötetyistä lähtö-materiaaleista meni liuoksiin keskimäärin 49-57 % kuiva-ainetta. Alkaaliset liuokset tehtiin rikkihapolla 5 %:seksi hapon suhteen ja hydrolysoitiin kuten esi-merkissä 6. Syntyi pääasiassa ksyloosin ja arabinoosin seoksia, joissa oli myös hieman glukoosia ja galaktoosia.Example 7 10 Akana, straw or cereal (16 kg each) were each treated with 100 L of 90-100 ° C alkaline solution (1.2 M NaOH) for 4 hours. The mixture was partitioned between a precipitate and a solution. On average, 49-57% of the dry material was fed into the solutions from the feedstock feed. The alkaline solutions were made with sulfuric acid to 5% acid and hydrolyzed as in Example 6. Mainly mixtures of xylose and arabinose were formed which also contained some glucose and galactose.
15 Liuosten monosakkaridipitoisuudeksi muodostui 23 - 33 % syötetystä lähtöaineesta. Liuosten värillisyyttä lievennettiin aktiivihiilikäsittelyllä ennen kuin ne otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi.The solutions had a monosaccharide content of 23% to 33% of the feedstock. The solutions were decolorized by treatment with activated carbon before being recovered to produce a single cell lipid.
Suodatuksessa saadut sakat kyllästettiin 5 % hapossa (rikkihappo) ja jauhettiin siipijauhi- 20 messa 11 minuuttia 6 bar paineessa ja 150 °C:n lämpötilassa. Sakat hajosivat liukoisiksi hiilihydraateiksi, pääosin glukoosiksi ja galaktoosiksi, jotka neutraloinnin ja suodatuksen jälkeen otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi. Osia happohydro-lyysin jälkeisissä suodatuksissa jääneistä sakoista jauhettiin vielä uudestaan ja hydrolysoitiin sen jälkeen 10 %:sessa hapossa esimerkin 4 mukaisesti. Näiden käsittelyjen jälkeen saatiin liuoksia, joissa co o 25 oli monosakkarideja yhteensä 55-65 % lähtöaineesta. Liuokset otettiin talteen yksisolulipi- ό din tuottamiseksi.The precipitates obtained by filtration were impregnated in 5% acid (sulfuric acid) and ground in a wing refiner for 11 minutes at 6 bar and 150 ° C. The precipitates decomposed to soluble carbohydrates, mainly glucose and galactose, which after neutralization and filtration were recovered to produce a single cell lipid. Portions of the precipitate remaining after filtration after acid hydrolysis were ground again and then hydrolysed in 10% acid as in Example 4. After these treatments, solutions containing co-25 of total monosaccharides 55-65% of the starting material were obtained. The solutions were collected to produce a single cell lipid.
cö xcö x
XX
CLCL
Esimerkki 8 o δ 30 uo o Höyrykuivattua juurikasl ei kettä kaadettiin saaviin j a päälle kaadettiin kiehuvaa vettä niin c\j paljon, että vesi peitti juuri kasi eikkeen alleen. Annettiin liuoksen jäähtyä ennen veden de-kantoimista eroon kiintoaineesta. Veteen oli liuennut kuiva-ainetta 3,6 mg/ml. Vesijae 29 käytettiin osin uuden erän käsittelyyn ja osin konsentroinnin jälkeen otettiin talteen yk-sisolulipidin tuottamiseksi. Saatua kiinteää jaetta, sakkaa, jonka kuiva-aine oli 16,7%, punnittiin 748 g, mikä vastaa kuiva-aineena 125 g kuivattua juurikasleikettä, kyllästettiin 0.4 M fosforihapolla (H3PO4.500 ml) 18 tunnin ajan huoneen lämpötilassa. Ylimäärä 5 happoliuosta valutettiin pois ja esihöyrytettiin 11 min ajan ennen termo-mekaanisen jauhamisen aloitusta. Seos jauhettiin siipijauhimella 11 minuuttia. Jauhamisen aikana paine oli 8 baaria ja lämpötila aluksi 172 °C ja 162 °C kun 10 minuuttia jauhatusaikaa oli kulunut. Seos laskettiin pois jauhimesta ja suodatettiin. Liuososa, 2,26 litraa, sisälsi kuiva-ainetta 2,75 %. Jauhatukseen syötetystä kuiva-aineesta 50 % oli suodatuksen jälkeen 10 liuoksessa. Liuoksessa tavattiin enimmäkseen monosakkarideja, glukoosia, galaktoosia, arabinoosia ja ksyloosia. Lisäksi havaittiin vähäisiä määriä oligosakkarideja molekyyli-painoalueella 500- 3000 ja korkeamman molekyylipainon omaavia yhdisteitä. Liuososa neutraloitiin, konsentroitiin ja otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi.Example 8 o δ 30 uo o Steamed beet root was not poured into the receiving and boiling water was poured so much that the water just covered the hand. The solution was allowed to cool before decanting the water from the solid. 3.6 mg / ml of solids had been dissolved in water. Water fraction 29 was used partly to process a new batch and partly after concentration was recovered to produce a single cell lipid. The resulting solid fraction, a precipitate of 16.7% solids, was weighed 748 g, equivalent to 125 g of dried beet pulp, saturated with 0.4 M phosphoric acid (H 3 PO 4 500 mL) for 18 hours at room temperature. The excess 5 acid solutions were drained and pre-steamed for 11 min before the start of thermo-mechanical grinding. The mixture was pulverized for 11 minutes. During milling, the pressure was 8 bar and the temperature was initially 172 ° C and 162 ° C after 10 minutes of grinding time. The mixture was drained from the refiner and filtered. The solution portion, 2.26 liters, contained 2.75% solids. After filtration, 50% of the dry matter fed to the mill was in 10 solutions. Mostly monosaccharides, glucose, galactose, arabinose and xylose were found in the solution. In addition, small amounts of oligosaccharides in the molecular weight range of 500 to 3000 and higher molecular weight compounds were observed. The solution portion was neutralized, concentrated, and collected to produce a single cell lipid.
15 Edellisestä juurikasleikkeen käsittelystä saatua kiinteää kuitumassaa, sakkaa (125 g kuiva-ainetta) kyllästettiin 15 %:ssa suolahapossa 4 tuntia huoneenlämpötilassa. Ylimäärä happo-liuosta valutettiin pois ja jauhettiin massa uudelleen samoissa olosuhteissa. Suodatusvai-heen jälkeen havaittiin, että liuosmuotoon tuli monosakkarideja lisää 28 %. Sakka meni poistoon.The solid pulp, precipitate (125 g dry matter) obtained from the previous beet pulp treatment was saturated in 15% hydrochloric acid for 4 hours at room temperature. The excess acid solution was drained and the pulp was refined under the same conditions. After the filtration step, it was found that an additional 28% of the monosaccharides were added to the solution form. The precipitate was removed.
2020
Esimerkki 9 Lähtöaine oli termomekaanisesti käsiteltyä kuusikuitua, jota punnittiin 46,8 g (tilavuudelta δ 25 taan noin 1 litra) ja lisättiin päälle 0,2 N NaOH, johon lisättiin edelleen 5,6 g Na2CC>3 jaExample 9 The starting material was thermomechanically treated hex fiber weighed 46.8 g (δ 25 to about 1 liter) and added 0.2 N NaOH to which was added 5.6 g Na 2 CO 3 and
CNJCNJ
ό 1,3 g MgSCL 6H20 (500 ml). Seos lämmitettiin 50 °C:een, jolloin saatiin liuokseen vähäi- siä määriä glukoosia, ksyloosia, galaktoosia, arabinoosia, mannoosia ja lisäksi oligomeere- x ja. Liuoksen pH oli noin 11, se suodatettiin ja pestiin vedellä. Pesuja suodos yhdistettiin ja □_ liuos haihdutettiin 320 mkksi. Liuenneen aineen määrä oli 4,5 % (kuiva-aine) lähtöainees-o δ 30 ta. Monosakkaridien määrän kasvattamiseksi liuokseen lisättiin happoa, jolloin syntyi sak- o kaa. Sakka erotettiin liuoksesta, jota jälkimmäistä otettiin talteen ja käytettiin yksisolulipi-ό 1.3 g MgSCL 6H 2 O (500 mL). The mixture was heated to 50 ° C to give trace amounts of glucose, xylose, galactose, arabinose, mannose, and in addition oligomers. The solution had a pH of about 11, filtered and washed with water. After washing, the filtrate was combined and the solution was evaporated to 320 ml. The solute content was 4.5% (dry matter) of starting material at δ 30. To increase the amount of monosaccharides, acid was added to the solution to form a precipitate. The precipitate was separated from the solution which was recovered and used as a
C\JC \ J
din tuottamiseksi. Sakka hydrolysoitiin monosakkarideiksi 5 %:ssa hapossa, kuten esimerkissä 3 on kuvattu. Hydrolyysin avulla sakan massasta syntyi 1 % monosakkarideja, jotka 30 siirtyivät liuokseen ja jotka väripoiston jälkeen otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi.din. The precipitate was hydrolyzed to the monosaccharides in 5% acid as described in Example 3. Hydrolysis resulted in 1% monosaccharides from the mass of the precipitate which were transferred to the solution and recovered after decolorization to produce a single cell lipid.
5 Esimerkki 10Example 10
Termomekaanisesti käsiteltyä kuusikuitua punnittiin 45 g (noin 1 litra) lisättiin päälle 0,2 N NaOH, johon lisättiin 5,6 g Na2CC>3 ja 1,3 g MgSC>4 6H2O (500 ml). Seos lämmitettiin 50 °C:een, suodatettiin ja sakka pestiin vedellä. Yhdistettiin pesu-ja suodosliuokset. Mo-10 nosakkaridien määrän kasvattamiseksi yhdistettyyn suodokseen lisättiin happoa ja hydrolysoitiin esimerkki 3:n mukaisesti. Neutraloinnin jälkeen syntynyt hydrolyysitulos otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi. Pesty sakka puristettiin 300 mkksi ja lisättiin 1 litra sitraattipuskuria, pH 4,8, ja lisättiin sellulaasientsyymiä. Seokseen syntyi oligomeerejäja glukoosia. Entsyymikäsiteltyä seosta sekä sellaisenaan että siitä erotettuna suodoksena, 15 liuoksena, otettiin talteen ja käytettiin yksisolulipidin tuottamiseksi.45 g (about 1 liter) of thermomechanically treated hexagonal fiber was weighed on top of 0.2 N NaOH to which was added 5.6 g Na 2 CO 3 and 1.3 g MgSO 4 6 H 2 O (500 mL). The mixture was warmed to 50 ° C, filtered and the precipitate washed with water. The washing and filtrate solutions were combined. To increase the amount of Mo-10 saccharides, acid was added to the combined filtrate and hydrolyzed according to Example 3. The hydrolysis result after neutralization was recovered to produce a single cell lipid. The washed precipitate was squeezed to 300 ml and 1 liter of citrate buffer, pH 4.8 was added and the cellulase enzyme was added. Oligomers and glucose were formed in the mixture. The enzyme-treated mixture, both as such and as a separated filtrate, as a solution, was recovered and used to produce a single cell lipid.
Esimerkki 11 20 Otettiin 125 g kauran akanaa ja se jauhettiin termomekaanisesti 2 min, 170 °C:ssa ja paineessa 8 baaria. Käsittelyn jälkeen sakka suodatettiin eroon liuoksesta. Liuos otettiin talteen käytettäväksi yksisolulipidin tuottoon. Sakkaa otettiin 7 g:n erä (kuitua) ja se tehtiin 19 %:ksi rikkihapon suhteen ja refluksoitiin 4 tuntia. Analyysi osoitti, että käsittelyn tuloksena saatiin liuokseen monosakkarideja 56 % lähtöaineesta, eniten ksyloosia, mannoosia,Example 11 125 g of oat chaff were taken and thermomechanically ground for 2 min at 170 ° C and 8 bar. After treatment, the precipitate was filtered off from the solution. The solution was recovered for use in producing a single cell lipid. A 7 g aliquot (fiber) of the precipitate was taken and made 19% relative to sulfuric acid and refluxed for 4 hours. Analysis showed that 56% of the starting material, most of which was xylose, mannose,
COC/O
o 25 glukoosia galaktoosia, ja arabinoosia. Liuos otettiin talteen käytettäväksi yksisolulipidin ό tuottamiseen.o 25 glucose galactose, and arabinose. The solution was recovered for use in producing a single-cell lipid ό.
cöc/o
XX
cccc
CLCL
Esimerkki 12 o 5 30 m o Punnittiin 400 g kauran akanaa ja lisättiin 3 litraa vettä ja 200 g NaOH. Seosta pidettiinExample 12 o 5 30 m o 400 g of oat spoon was weighed and 3 liters of water and 200 g of NaOH were added. The mixture was kept
CVJCVJ
90 - 96 C lämpötilassa sekoituksessa 2 tuntia. Seos suodatettiin kankaan läpi ja erotettiin kuidut. Suodososa (50 ml) neutraloitiin ja sen pH säädettiin 4.8:aan sitraattipuskurilla 31 (40 ml) lisätään multifect ksylanaasia (10 ml) ja termostoitiin seos 50 °C:een. Liuokseen vapautui sokereita, joista ksyloosia oli 25.2 % ja arabinoosia 11.8 %. 50 tunnin reaktioajan jälkeen liuoksessa on myös oligomeerejä. Koko seos otettiin talteen käytettäväksi yksisolu-lipidn tuottamiseen.At 90-96 ° C with stirring for 2 hours. The mixture was filtered through a cloth and the fibers were separated. The filtrate (50 mL) was neutralized and adjusted to pH 4.8 with citrate buffer 31 (40 mL), Multifect xylanase (10 mL) was added and the mixture was thermostated at 50 ° C. The solution released sugars, of which xylose was 25.2% and arabinose 11.8%. After a reaction time of 50 hours, the solution also contains oligomers. The whole mixture was recovered for use in the production of single cell lipid.
55
Esimerkki 13Example 13
Juurikasleikettä, 125 g, kyllästettiin 0.4 M rikkihapolla ja valutettiin ylimäärä happoa pois 10 12 tunnin kuluttua. Leike siirrettiin siipijauhimeen, jossa sitä esihöyrytettiin 4 min ja jau hettiin 150 °C:ssa 6 baarin paineessa 11 minuuttia. Seos neutraloitiin ja lisättiin sitruuna-happoa kunnes pH laski 4:ään. Lisättiin 10 ml pektinaasia 4450 U eli 178 mg/ml proteiinia (Sigma) ja annettiin reaktion edetä 25 °C:ssa 24 tuntia. Reaktion jälkeen seoksesta osa otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi ja osa suodatettiin. Suodatuksesta saatu sakka pa-15 lautettiin takaisin jauhatusvaiheeseen ja tämän käsittelyn seurauksena saatu liuososa käsiteltiin aktiivihiilellä, 2 g /litra, ja johdettiin sitten anioninvaihtokol onniin. Kolonnista saatava monosakkaridiliuos haihdutettiin 20 %:n pitoisuuteen kuiva-aineen suhteen, otettiin talteen yksisolulipidin tuottamiseksi.The beet pulp, 125 g, was saturated with 0.4 M sulfuric acid and drained of excess acid after 10 to 12 hours. The slice was transferred to a wing refiner where it was pre-steamed for 4 min and ground at 150 ° C for 6 min. The mixture was neutralized and citric acid was added until the pH dropped to 4. 10 ml of pectinase 4450 U or 178 mg / ml protein (Sigma) was added and the reaction was allowed to proceed at 25 ° C for 24 hours. After the reaction, a portion of the mixture was recovered to produce a single cell lipid and a portion was filtered. The precipitate obtained from the filtration, pa-15, was returned to the grinding step and the resulting solution was treated with activated carbon, 2 g / liter, and then passed to an anion exchange column. The monosaccharide solution from the column was evaporated to 20% solids, recovered to produce a single cell lipid.
2020
Esimerkki 14Example 14
Kauran akanaa käsiteltiin esimerkin 7 mukaisesti, jolloin saatiin seos, jossa oli glukoosia 23,8 g/L, ksyloosia 93,3 g/L, arabinoosia 37,1 g/L ja galaktoosia 9,0 g/L. Tätä seosta lisät-co o 25 tiin kasvualustaksi lipidiä syntetisoiville hiivoille Yarrowia lipolytica ATCC 20373 ja ό Rhodotorula glutinis TKK 3031 sellaisenaan, 1:1 laimennettuna ja vastaavana laimennok- i sena, joka oli täydennetty 11 g/L glukoosilla. Kasvatusaika oli 68 tuntia, lämpötila 28 °C, x ravistelu 250 rpm ja kasvatustilavuus 50 ml. Kuviosta 3 havaitaan, että hiivat kykenivätOat chick was treated according to Example 7 to give a mixture of 23.8 g / L glucose, 93.3 g / L xylose, 37.1 g / L arabinose and 9.0 g / L galactose. This mixture was added as a growth medium for lipid synthesizing yeasts Yarrowia lipolytica ATCC 20373 and hod Rhodotorula glulisine TKK 3031 as such, at a 1: 1 dilution and the corresponding dilution supplemented with 11 g / L glucose. The growth time was 68 hours, temperature 28 ° C, x shaking 250 rpm and growth volume 50 ml. Figure 3 shows that the yeasts were capable
CLCL
kasvamaan ja syntetisoimaan lipidiä ilman tarvetta muiden ravinteiden lisäämiseen.to grow and synthesize lipid without the need to add other nutrients.
5 30 m N- o o5 30 m N- o o
C\JC \ J
3232
Esimerkki 15Example 15
Kolmea hiivaa, Rhodotorula glutinis, Yarrowia lipolytica ]a Kluyveromyces marxianus (Anam. Candida kefyf) ATCC 42265, kasvatettiin pelkästään ksyloosi hiililähteenä.Three yeasts, Rhodotorula glulis, Yarrowia lipolytica] a Kluyveromyces marxianus (Anam. Candida kefyf) ATCC 42265, were grown solely as a carbon source of xylose.
5 Kasvualusta sisälsi ksyloosia 20 g/L, hiivauutetta 10 g/L ja peptonia 20 g/L. Kasvatus suoritettiin 50 ml:n tilavuudessa ja 25 °C:ssa ravistellen 200 rpm. Kuvio 4 osoittaa kaikkien kolmen kannan kykenevän käyttämään pentoosisokeria hiililähteenä.The medium contained xylose 20 g / L, yeast extract 10 g / L and peptone 20 g / L. The growth was performed in a volume of 50 ml and at 25 ° C with shaking at 200 rpm. Figure 4 shows that all three strains are able to use pentose sugar as a carbon source.
co δco δ
(M(M
ö δö δ
XX
DCDC
CLCL
OO
δδ
LOLO
r-- o o C\1r-- o o C \ 1
Claims (18)
Priority Applications (16)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20075810A FI123960B (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | Process for the production of lipid |
| EP08848895A EP2207886A2 (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid |
| KR1020107013087A KR20100091217A (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid |
| NZ585022A NZ585022A (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid |
| MX2010005398A MX2010005398A (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid. |
| EA201070434A EA017664B1 (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | METHOD OF OBTAINING LIPIDS |
| CA2705323A CA2705323A1 (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid |
| UAA201007433A UA101637C2 (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | METHOD OF PREPARATION OF LIPIDES |
| JP2010533628A JP2011502526A (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Lipid production method |
| AU2008322755A AU2008322755B2 (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid |
| CN2008801247413A CN101910407A (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid |
| AP2010005248A AP2830A (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid |
| MYPI2010002023A MY155315A (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid |
| BRPI0820369-5A BRPI0820369A2 (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for lipid production |
| PCT/FI2008/050663 WO2009063138A2 (en) | 2007-11-14 | 2008-11-14 | Method for producing lipid |
| ZA2010/03066A ZA201003066B (en) | 2007-11-14 | 2010-05-03 | Method for producing lipid |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20075810 | 2007-11-14 | ||
| FI20075810A FI123960B (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | Process for the production of lipid |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20075810A0 FI20075810A0 (en) | 2007-11-14 |
| FI20075810L FI20075810L (en) | 2009-05-15 |
| FI123960B true FI123960B (en) | 2014-01-15 |
Family
ID=38786741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20075810A FI123960B (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | Process for the production of lipid |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011502526A (en) |
| CN (1) | CN101910407A (en) |
| BR (1) | BRPI0820369A2 (en) |
| EA (1) | EA017664B1 (en) |
| FI (1) | FI123960B (en) |
| MY (1) | MY155315A (en) |
| NZ (1) | NZ585022A (en) |
| UA (1) | UA101637C2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2685502T3 (en) * | 2010-05-25 | 2018-10-09 | Neste Oyj | Process and microorganisms for lipid production |
| CA2997308C (en) * | 2015-09-11 | 2020-03-24 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method for a combined cell digestion and extraction of oil-containing seeds |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5221357A (en) * | 1979-03-23 | 1993-06-22 | Univ California | Method of treating biomass material |
| US4368056A (en) * | 1981-05-20 | 1983-01-11 | Pierce Sammy M | Diesel fuel by fermentation of wastes |
| JP2886950B2 (en) * | 1990-07-11 | 1999-04-26 | 日本食品化工株式会社 | Manufacturing method of water-soluble dietary fiber |
| US5968362A (en) * | 1997-08-04 | 1999-10-19 | Controlled Enviromental Systems Corporation | Method for the separation of acid from sugars |
| WO2001032715A1 (en) * | 1999-11-02 | 2001-05-10 | Waste Energy Integrated Sytems, Llc | Process for the production of organic products from lignocellulose containing biomass sources |
| SE526999C2 (en) * | 2001-02-26 | 2005-12-06 | Biovelop Internat Bv | Process for extracting cell wall components and less accessible cereal clay proteins substantially free of soluble compounds |
| JP2004201599A (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Tsukishima Kikai Co Ltd | System and method for producing sugar from waste building material |
| JP2004208667A (en) * | 2003-01-06 | 2004-07-29 | Minoru Morita | Method for producing ethanol by utilizing biomass resource |
| JP4619831B2 (en) * | 2005-03-08 | 2011-01-26 | 月島機械株式会社 | Pretreatment method of lignocellulose |
| JP2007151433A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Tsukishima Kikai Co Ltd | Method for pretreatment of lignocellulose and method for producing ethanol |
-
2007
- 2007-11-14 FI FI20075810A patent/FI123960B/en not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-11-14 CN CN2008801247413A patent/CN101910407A/en active Pending
- 2008-11-14 MY MYPI2010002023A patent/MY155315A/en unknown
- 2008-11-14 UA UAA201007433A patent/UA101637C2/en unknown
- 2008-11-14 JP JP2010533628A patent/JP2011502526A/en active Pending
- 2008-11-14 NZ NZ585022A patent/NZ585022A/en not_active IP Right Cessation
- 2008-11-14 EA EA201070434A patent/EA017664B1/en not_active IP Right Cessation
- 2008-11-14 BR BRPI0820369-5A patent/BRPI0820369A2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201070434A1 (en) | 2010-12-30 |
| CN101910407A (en) | 2010-12-08 |
| UA101637C2 (en) | 2013-04-25 |
| EA017664B1 (en) | 2013-02-28 |
| MY155315A (en) | 2015-09-30 |
| JP2011502526A (en) | 2011-01-27 |
| NZ585022A (en) | 2012-05-25 |
| BRPI0820369A2 (en) | 2015-06-16 |
| FI20075810A0 (en) | 2007-11-14 |
| FI20075810L (en) | 2009-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2008322755B2 (en) | Method for producing lipid | |
| Negro et al. | The biorefinery concept for the industrial valorization of residues from olive oil industry | |
| EP3080288B1 (en) | Method of processing lignocellulosic material using a cationic compound | |
| Liang et al. | Utilization of sorghum bagasse hydrolysates for producing microbial lipids | |
| US8900832B2 (en) | Method for the production of fat | |
| ES2525793T3 (en) | Integrated process system for lipid production and pulp reduction | |
| Singh et al. | Liquid wastes as a renewable feedstock for yeast biodiesel production: Opportunities and challenges | |
| US20090217569A1 (en) | Method for Lipid production | |
| Souza et al. | Bioethanol from fresh and dried banana plant pseudostem | |
| EP2734628A2 (en) | Simultaneous saccharification and fermentation(ssf) of lignocellulosic biomass for single cell oil production by oleaginous microorganisms | |
| WO2015086782A1 (en) | Method of processing lignocellulosic material using an alkaline delignification agent | |
| Kumar et al. | Biodiesel production from oleaginous microorganisms with wastes as raw materials | |
| Joyia et al. | Trends and advances in sustainable bioethanol production technologies from first to fourth generation: a critical review | |
| Bharathi et al. | Comprehensive treatment strategy for banana inflorescence bract to synthesize biodiesel and bioethanol through fungal biorefinery | |
| FI123960B (en) | Process for the production of lipid | |
| AU2013237533B2 (en) | Process for the production of organic compounds from plant species | |
| BR112016012142B1 (en) | METHOD OF PRODUCTION OF SINGLE CELL OIL FROM LIGNOCELLULOSIC MATERIALS | |
| Brar et al. | Lipids production using agricultural residues | |
| Ossai | Lipid Production and Biofuel Yield from Wood Hydrolysates Using Oleaginous Yeast “Cutaneotrichosporon Curvatus” | |
| Ma et al. | Efficient Conversion of Rice Straw Holocellulose into Microbial Lipid by Cryptococcus curvatus O3 | |
| BR112016012592B1 (en) | METHOD FOR THE FRACTIONATION OF LIGNOCELLULOSIC MATERIAL AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF MICROBIAL LIPID |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: AALTO-KORKEAKOULUSAEAETIOE |
|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 123960 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
| MM | Patent lapsed |